home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #1 / NN_1993_1.iso / spool / comp / robotics / 2878 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-12  |  8.0 KB

  1. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!uwm.edu!ogicse!das-news.harvard.edu!cantaloupe.srv.cs.cmu.edu!crabapple.srv.cs.cmu.edu!netnews.srv.cs.cmu.edu!gerry
  2. From: gerry@cmu.edu (Gerry Roston)
  3. Newsgroups: comp.robotics
  4. Subject: Re: How to Explore Mars
  5. Message-ID: <GERRY.93Jan11231754@onion.cmu.edu>
  6. Date: 12 Jan 93 04:17:54 GMT
  7. Article-I.D.: onion.GERRY.93Jan11231754
  8. References: <HAGERMAN.93Jan7224103@rx7.ece.cmu.edu> <1993Jan8.230824.12476@pasteur.Berkeley.EDU> <GERRY.93Jan8231255@onion.cmu.edu> <1isqtmINNt53@elroy.jpl.nasa.gov>
  9. Sender: news@cs.cmu.edu (Usenet News System)
  10. Reply-To: gerry@cmu.edu (Gerry Roston)
  11. Organization: Field Robotics Center, CMU
  12. Lines: 125
  13. In-Reply-To: gat@forsight2.jpl.nasa.gov's message of 11 Jan 93 22:04:38 GMT
  14. Nntp-Posting-Host: onion.frc.ri.cmu.edu
  15.  
  16. [As Erann and Gerry cross verbal swords...]
  17.  
  18. In his post, Erann brought up one important fact: what are you really
  19. trying to accomplish with a mission.  If all you are trying to to is
  20. to determine if there is water at the surface at some point
  21. (literally) on the surface of Mars, the cornet cube concept may be the
  22. appropriate solution.  However, this is a fairly meaningless mission.
  23.  
  24. Let's backtrak.  IMHO, the reason for exploring the moon and mars is
  25. two-fold: first to gather scientific data for two reasons: pure
  26. science and the economic feasilbility of exploiting resources, for
  27. both in-situ and exportation; and to determine the feasibility of
  28. establishing a permanent manned habitat.   The question being
  29. addressed is whether or not a "micro" rover or a "maxi" rover is more
  30. appropriate to carry out this mission.
  31.  
  32. The "common wisdom" says this: a "maxi" rover is more capable but the
  33. "micro" rover provides greater reliability.  Is this true? 
  34.  
  35. Those who have been following this thread know that I am not a
  36. proponent of "micro" rovers.  I will explain some of the difficulties
  37. with these machines, then I will show why they are not a good idea in
  38. reality. 
  39.  
  40. The biggest drawback with "micro" rovers is their inability to
  41. accomodate components that do not scale in size, for instance
  42. scientific instruments and telemetry systems.  For example, SDIO has
  43. developed a number of imaging sensors.  These are (to the best of my
  44. unclassified world knowledge) the smallest, space qualified imaging
  45. sensors in existance.  For example, a wide field of view camera for
  46. 350 grams and about 5 watts of power.  However, when Erann speaks of
  47. "micro rovers" (and Erann, PLEASE correct my impresion if I'm wrong),
  48. he is thinking in terms of machines that mass less than 5 kg.  Thus,
  49. to have only one imaging device consumes 7% of the total available
  50. landed mass!  Now, to do a survey of the type I identified, a suite of
  51. instruments are required.  Okay, I hear the chourus shouting, send
  52. many "micro" rovers, each with one instrument in to the same area.
  53. Bzzt!  How do you register the data returned by one rover with the
  54. data returned by another?  This is a very difficult problem. 
  55.  
  56. Other difficulties with "micro" rovers is the small surface area
  57. presented (needed for solar power - an assumption, RTG type sources
  58. could be used, but at 1 thermal watt per 30 grams and a 5% conversion
  59. efficiency, this would consume too much landed mass to produce any
  60. reasonable amount of power.  Of course, you could store the energy in a
  61. battery/capacitor to get higher power, but this again consumes
  62. mass...)  Of course, the biggest problem with "micro" rovers is this:
  63. Because of the lack of scaling, the mass fraction of a micro rover
  64. that can be used for scientific purposes will be quite limited.  Let
  65. us say, giving them the benefit of the doubt, that 25% can be thus
  66. allocated.  Having many micro rovers does not change this mass
  67. fraction.  We (FRC) are currently working on the Ambler's successor, a
  68. combined lander/rover that can deliver approximately 50% of the landed
  69. mass as scientific payload.  
  70.  
  71. Now, let me lastly address one of Erann's comments, specifically,
  72. using a relay satellite.  This solution has two difficulties: first,
  73. the satellite will not be able to continuously communicate between any
  74. given "micro" rover and the earth.  This necessitates, therefor, the
  75. ability of "micro" rover to store and forward collected data, or to
  76. sit idle.  This will have the overall effect of decreasing the amount
  77. of data returned to the earth.  The second problem is that the
  78. satellite is free: it costs additonal dollars and consumes deliverable
  79. mass on launch vehicle, further decreasing the deliverable scientific
  80. mass to the planetary surface.  
  81.  
  82. As a final note about the corner cube concept.  Let us assume that a
  83. given launch vehicle (say a Delta II) can deliver 500 kg to the
  84. Martain surface.  (It is capable of launching a vehicle that can soft
  85. land 450 kg on the lunar surface, so this seemed like a reasonable
  86. estimate.)  The "micro" rovers to be delivered each have a mass of 1
  87. grams and can determine if there is water underneath them.  Due to
  88. their low mass, these rovers are simply seeded over the surface.  So,
  89. we have 500,000 rovers being delivered.  Now, assuming they all
  90. function and all report a positive finding, this is a mere 500,000
  91. bits of information, the same as only two video images.  So, this may
  92. seem like a neat idea, but in the analysis, it doesn't seem too
  93. worthwhile. 
  94.  
  95. Finally, lets deal with reality.  There are only a fixed number of
  96. launch vehicles available in the world.  Since this represents the
  97. single largest cost item in a mission, you want to maximize
  98. utilization of this resource, both its mass and volume.  LV payload
  99. fairing are basically cylindrical in shape.  To maximize utilization
  100. of this volume, the "best" shape is a cylinder that fits snuggly
  101. within this volume.  By using multiple, smaller objects, volume
  102. utilization will fall far short of optimal.  Also, due to launch
  103. loads, etc, the multiple smaller payloads will have to be fixed in
  104. place by some sort of bracing structure, yet again additonal mass that
  105. reduces deliverable scientific payload to the surface.
  106.  
  107. To directly address the question of big versus small, let me make some
  108. comments about the Ambler.  The Ambler's critiques frequently point to
  109. its large size as being its most serious drawback, but this is not the
  110. case.  The Ambler, as designed, not as built, could have been
  111. accomodated by a Titan IV launch vehicle.  But then again, this was
  112. not one of hte driving design issues at the time the Ambler was built.
  113. Its most serious drawback was its immense complexity, however, this
  114. complexity allowed the Ambler an unprecedented range of mobility, a
  115. range that no "micro" rover could ever hope to mimick.  
  116.  
  117. Now, in conclusion (finally!), am I saying that making robots the
  118. size of the Ambler is appropriate?  Probably not, though it depends on
  119. the goal of the specific mission.  By the same token, however, I will
  120. say that there appear to be no missions for which a "micro"rover is
  121. appropriate.  It seems to me that the "best" sized rover is one that
  122. will completely consume the available payload of a cost-efficient
  123. launch vehicle, and use this "large" landed mass for carying a
  124. meaningful suite of scientific instruments, along with the capability
  125. to deliver these instruments to a wide variety of locations with a
  126. high degree of competency.
  127.  
  128. --
  129. Gerry Roston (gerry@cmu.edu)    | We hold these truths to be self-evident, that
  130. Field Robotics Center,          | all men are created equal, that they are
  131. Carnegie Mellon University      | endowed by their Creator with certain
  132. Pittsburgh, PA, 15213           | unalienable Rights, that among these are
  133. (412) 268-3856                  | Life, Liberty, and the pursuit of Happiness.
  134.                                 | That to secure these rights, Governments are
  135. The opinions expressed are mine | instituted among Men, deriving their just
  136. and do not reflect the official | powers from the consent of the governed.
  137. position of CMU, FRC, RedZone,  | That whenever any Form of Government becomes
  138. or any other organization.      | destructive of these ends, it is the Right of
  139.                                 | the People to alter or to abolish it...
  140.                                 | Thomas Jefferson
  141.