Wolfram Language, Mathematica, Wolfram Alpha и др.
115,04
рейтинг
23 ноября 2015 в 12:05

Разработка → Забытый на Марсе: исследуем путешествия Марка Уотни из фильма Марсианин перевод


Перевод поста Jeffrey Bryant "Stranded on Mars: Exploring Travel on Mars in The Martian".
Код, приведенный в статье, можно скачать здесь.
Выражаю огромную благодарность Кириллу Гузенко KirillGuzenko за помощь в переводе и подготовке публикации

Не так давно по популярной книге The Martian (Марсианин) Энди Вейра был снят фильм, который вышел в прокат второго октября. Марсианин — фильм об астронавте Марке Уотни, оставленном в одиночестве на Марсе. Экипаж Ареса 3, третьего пилотируемого полета на Марс, считал, что он погиб во время эвакуации. Экипаж во время отлёта взял с собой лишь основные средства для спасения и коммуникации. Следующий пилотируемый полет на Марс должен был состояться через четыре года, потому Уотни должен был либо придумать себе план по выживанию в течение этого срока, либо смириться и умереть. В книге прекрасно представляются различные технические детали об условиях и доступных средствах, а также о проблемах, которые возникают в результате использования различных вещей не по их прямому назначению. И эти детали дают нам отличную возможность исследовать приключения главного героя вместе с Wolfram language.

Думаю, сейчас тот самый момент, когда нужно написать: ОСТОРОЖНО, СПОЙЛЕРЫ! С этого момента в статье будут появляться и исследоваться различные аспекты сюжетной линии, её моменты и повороты. И если вам не хотелось бы узнать сейчас некоторые детали сюжета, то я бы порекомендовал сперва прочитать книгу, а затем вернуться и прочитать статью.

Перемещения и связь с НАСА — одни из самых важных проблем, с которыми сталкивается Уотни. Он решает переделать оставленный ровер для более длительных путешествий чтобы добраться до ближайшей точки связи — к месту посадки Mars Pathfinder. В книге указываются координаты основной базы Уотни, которую называют habitat (место обитания — букв. перев.), или кратко — НАВ. Чтобы визуализировать область вокруг Ares 3 НАВ, я использовал Mathematica 10.2 (в которой содержатся встроенные снимки Марса в высоком разрешении) и GeoGraphics:



Чтобы рассмотреть эту область в большем отдалении, можно воспользоваться функциями GeoRange и GeoProjection:



Расстояние от НАВ до Mars Pathfinder можно вычислить следующим образом:



Путь Уотни можно визуализировать с помощью GeoGraphics:



После того, как Уотни нашел Mars Pathfinder и установил связь, он начал планировать собственную эвакуацию. Из-за особенностей миссии Арес, марсианский взлётный модуль (Mars Ascent Vehicle, или кратко MAV) прибыл задолго до прибытия следующего экипажа (способ покинуть планету). То есть экипаж Арес 4 будет только через четыре года, но их MAV уже на месте. Проблема в том, что MAV Ареса 4 находится в другой точке Марса — в кратере Скиапарелли.



Довольно далеко от НАВ Ареса 3 — более двух тысяч миль. Получается значительно более длительное путешествие, чем до Mars Pathfinder:



На самом деле, всё ещё сложнее. Из-за кратеров, долин и прочих препятствий путь будет отклоняться от прямой линии. Одно из первых отклонений пути приходится на марсианскую долину (Mawrth Vallis). Это высеченная водой долина, которая соединяет относительно плоскую ацидалийскую равнину (слева вверху на рисунке ниже) с более массивной, более высокоуровневой и усеянной кратерами Аравией Терра (внизу справа на рисунке ниже):



Хоть путь через Марсианскую долину и заставляет отклониться от прямолинейной траектории, однако меньший угол подъема на этом участке позволит облегчить путь. Можем рассмотреть Марсианскую долину поближе, воспользовавшись функцией GeoRange:



В прилагаемом к этому посту файле CDF (который можно скачать по ссылке ниже), если щелкнуть на рисунок и нажать клавишу ".", то ведя курсор по картинке будут отображаться текущие координаты (широта и долгота). Помимо этого кликами по картинке можно установить некоторое множество точек, по которым потом будет построена траектория через Марсианскую долину. После того, как путь проложен, мы можем просто скопипастить полученный массив точек. Я также округлил полученные значения до 0,01 угловых градусов — это около половины пикселя на рисунке выше. Создадим теперь траекторию по этим точкам с помощью GeoPath:



Держа путь к кратеру Скиапарелли, Уотни проезжает мимо различных географических объектов, некоторым из которых он даёт собственные имена. К примеру, область, которая ограничена кратерами Беккерель, Трувале (Trouvelot) и Март (Marth) он назвал «треугольником Уотни». Или, если процитировать его речь из книги: “Я назову это треугольником Уотни, потому что после того, через что я прошел, это марсианское дерьмо просто обязано быть названо в мою честь”.



Учитывая все данные, указанные в книге, мы можем получить довольно детальную картину о траектории Уотни и о тех областях, что он посетил:



Фактический пройденный путь сильно отклонился от прямой линии, так что реальное расстояние оказалось больше того, которое мы рассчитывали для прямолинейной траектории. Объединив все точки траектории Уотни, мы получим, что ему на самом деле пришлось преодолеть на 300 миль больше, нежели он бы ехал по прямой:



Но история на этом не заканчивается. После того как Уотни добрался до MAV Ареса 4, ему все еще нужно было попасть на Гермес — большой космический корабль, используемый для перевозки астронавтов между Землей и Марсом. Из-за того, что Гермес использует ионные двигатели, он не может быстро менять свою скорость, и из-за резких изменений в планах у него нет возможности выйти на требуемую орбиту. Перед Уотни встаёт задача долететь с помощью MAV, который рассчитан лишь на достижение орбиты, до высоты, на которой будет пролетать Гермес в точке минимального удаления от Марса, и которая значительно превышает  расчётную высоту. Предлагаемые решения для этих проблем почти так же пугающи, как и сами проблемы. Я получил большое удовольствие от чтения книги. Марк Уотни столкнулся с большим количеством испытаний, которые необходимо было преодолеть, чтобы выжить. Я не буду рассказывать о концовке — фильм все еще идет в кино, и у вас есть возможность ознакомиться с ней самостоятельно.
Автор: @OsipovRoman Jeffrey Bryant
Wolfram Research
рейтинг 115,04
Wolfram Language, Mathematica, Wolfram Alpha и др.

Комментарии (10)

  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +1
      Первична конечно книга. Путь Марк и там и там проделывал один и тот же.
      • +7
        В книге он терял время на обход бури, а ещё у него переворачивался марсоход с тележкой.
        • +8
          Да вообще кадр с надписью «прошло семь месяцев» — самый разочаровывающий момент фильма. Половину книги выпилили.
          А по уму из этой книги можно было бы сделать прекрасный сериал минимум на сезон. Если не спешить и не резать, то и на два.
          • +5
            Не спорю. Тема отличная и безусловно фильмы часто делаются меньше по многим причинам.
            Но в статье нам хотелось бы показать, что Wolfram Language позволяет работать не только с данными по географии Земли, но и других планет.
    • +4
      Наверное потому, что автор статьи посчитал, что намного больше людей увидит/видели фильм, чем читали/прочтут книгу, поэтому упоминание в названии статьи именно фильма привлечет больше читателей.
      • 0
        Думаю, вы правы.
  • +5
    С каждой статьей о Mathematica все больше и больше интересует вопрос — а чего Mathematica не может?
    • 0
      Заваривать кофе
      • +8
        Вот я бы не был так категоричен. Не совсем Mathematica, но тоже прекрасное (реальный источник не знаю, найдено на просторах, есть на башорге):

        xxx: У нас тут YYY (билд инженера) сманили. Чел принципиально жил только в консоли и vim, диаграммы рисовал скриптами в dot, доки писал в wiki маркдауном, если что-либо требовало больше чем 1.5 минуты писал скрипт. Сидим разбираем его наследие.
        xxx: Из прекрасного
        xxx: smack-my-bitch-up.sh — шлет видимо его жене «Задержался на работе» и генерит отмазки из списка. Поставлено в cron, стреляет после 9 вечера если на рабочей станции висят интерактивные сессии по ssh с его логином.
        xxx: kumar-mudak.sh — сканит почту, ищет письма от Кумара (заграничный ДБА с говорящей фамилией) с ключевыми словами (sorry, help и т.д.) откатывает упомянутую базу стейджинга на последний бэкап и отписывается типа не вопрос будь аккуратнее в следующий раз. Зело заколебал его Кумар вестимо.
        xxx: badun.sh — поставлен на cron на определенные даты, шлет письма «плохо себя чувствую, поработаю из дома» опять же если к 8-45 утра не обнаружилось интерактивных сессий на рабочей станции.
        xxx: И наконец первый приз: coffe-blyat.sh — ждет 17 сек (!!!) логинится по ssh в кофе-машину (епрст, мы и понятия не имели что она в сетке да и еще что на ней sshd поднят) и засылает туда какую-то абракадабру. Экспериментальным путем выяснили что ЭТО запускает процесс варения half-caf chai latte среднего размера, которое начинает выливаться в чашку как раз к тому моменту когда неспеша идущий человек добирается от его офиса до автомата.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разработка