NASA TESTUJE TECHNOLOGIĘ AUTONOMICZNEGO LĄDOWANIA NA KSIĘŻYCU

Send

W oczekiwaniu na wiele lądowań na Księżycu NASA testuje autonomiczny system lądowania na Księżycu na pustyni Mojave w Kalifornii. System nazywa się „systemem nawigacji względnej względem terenu”. Jest testowany podczas startu i lądowania rakiety Zodiac, zbudowanej przez Masten Space Systems. Test odbędzie się w środę 11 września.

Nawigacja względna w terenie będzie odgrywać ważną rolę w przyszłych eksploracjach Księżyca i Marsa. Daje statkom kosmicznym niezwykle dokładne możliwości lądowania bez pomocy GPS, który oczywiście jest niedostępny na innych światach. Do skutecznego działania potrzebne są dwie rzeczy: mapy satelitarne terenu, nad którym porusza się statek kosmiczny, oraz dokładne kamery.

Aby użyć systemu nawigacji względnej względem terenu, statek kosmiczny musi mieć szczegółowe mapy satelitarne obszaru, na którym ląduje. Następnie używa kamer do zobrazowania ziemi pod nią. Umieszczając obrazy z kamery na swoich mapach pokładowych, może „wiedzieć”, gdzie się znajduje i dotrzeć do wyznaczonego miejsca lądowania dokładnie i bezpiecznie.

Chociaż rakieta w tym teście pochodzi z Masten Space Systems, autonomiczny system lądowania jest opracowywany przez non-profit Draper Laboratory z Cambridge w stanie Massachusetts. Głównym badaczem Draper w systemie jest Matthew Fritz. Fritz kontrastuje układ autonomiczny, który rozwija, z tym, jak astronauci Apollo wylądowali na Księżycu.

„Komputer Orła nie miał systemu wspomagania wzroku do nawigacji w stosunku do księżycowego terenu, więc Armstrong dosłownie patrzył przez okno, by dowiedzieć się, gdzie przyziemić” - powiedział Fritz. „Teraz nasz system może stać się„ oczami ”dla następnego modułu lądownika księżycowego, aby pomóc w wybraniu miejsca lądowania.”

„Mamy wbudowane mapy satelitarne załadowane do komputera pokładowego, a kamera działa jak nasz czujnik”, wyjaśnił Fritz w komunikacie prasowym. „Aparat rejestruje obrazy, gdy lądownik leci wzdłuż trajektorii, a obrazy te są nakładane na fabrycznie załadowane mapy satelitarne, które zawierają unikalne cechy terenu. Następnie, mapując obiekty na obrazach na żywo, jesteśmy w stanie dowiedzieć się, gdzie pojazd jest względem obiektów na mapie ”.

Eksploracja kosmosu polega na postępach technologicznych, takich jak nawigacja względna w terenie. Podróże kosmiczne i technologia są ze sobą w sprzężeniu zwrotnym.

Kiedy astronauci Apollo wylądowali na Księżycu, zrobili to ręcznie. Były to misje na głowie, w których piloci przynieśli swoje lądowniki na powierzchnię Księżyca oczami, manualną zręcznością i stalowymi nerwami. Program Apollo miał komputer sterujący, który pomagał astronautom dotrzeć na Księżyc i wrócić do domu, ale podczas lądowań na Księżycu astronauci byli w stanie to zrobić. Sam Armstrong powiedział, że nie ufa systemowi kierującemu do lądowania w kraterze, w którym wylądował Apollo 11.

To zasługa astronautów Apollo, że nikt nie rozbił się na Księżycu. Jednak wraz ze wzrostem zainteresowania Księżycem - w tym Programem Artemis NASA - autonomiczny system lądowania będzie ważnym przełomem technologicznym.

Wysiłki NASA dotyczące opracowania nawigacji względnej w terenie sięgają kilku lat, do początków 2000 roku. Współpracują z partnerami branżowymi, takimi jak Draper i Masten Space Systems, w ramach projektu Bezpieczne i precyzyjne lądowanie - zintegrowana ewolucja zdolności (SPLICE). Ogólnym celem jest opracowanie „zintegrowanego zestawu możliwości lądowania i unikania zagrożeń dla misji planetarnych”.

Nawigacja względna w terenie jest kluczem do wysiłku. SPLICE obejmuje również opracowanie nawigacji lidar Doppler, lidar do wykrywania zagrożeń oraz oczywiście potężny sprzęt komputerowy i oprogramowanie, które pozwolą to wszystko połączyć.

Dzięki SPLICE przyszłe misje na Księżyc - zarówno z załogą, jak i bez - będą znacznie bezpieczniejsze. Aby osiągnąć pożądany poziom bezpieczeństwa, NASA polega na partnerach branżowych w testowaniu wszystkich tych technologii. Podczas gdy nadchodzący środowy test będzie obejmował rakietę testową Masten, ostatecznie testy zostaną przeprowadzone na rakietach bardziej zaawansowanych, w tym rakietach wielokrotnego użytku. Ostatecznie system nawigacji względnej w terenie Draper zostanie przetestowany na rakiecie New Shepard Blue Origin.

„Gdybyśmy nie mieli tych zintegrowanych testów w terenie, wiele nowych technologii precyzyjnego lądowania mogłoby nadal znajdować się w laboratorium lub na papierze…”
John M. Carson III, główny śledczy projektu SPLICE.

„Tego typu pojazdy użytkowe zapewniają nam bardzo cenny sposób na przetestowanie nowych technologii prowadzenia, nawigacji i kontroli oraz zmniejszenie ryzyka lotu przed wykorzystaniem ich w przyszłych misjach”, powiedział John M. Carson III, główny badacz projektu SPLICE w NASA Johnson Space Center w Houston.

System nawigacyjny będzie testowany nie tylko na różnych rakietach na wszystkich etapach jego rozwoju, ale także na balonach stratosferycznych. „Testując na różnych platformach i na różnych wysokościach, jesteśmy w stanie uzyskać pełen zakres możliwości algorytmu” - wyjaśnił Fritz. „Pomaga nam to ustalić, gdzie będziemy musieli przechodzić między mapami satelitarnymi dla różnych okresów lotu”.

Te stopniowe testy mają kluczowe znaczenie dla całego rozwoju tego autonomicznego systemu lądowania. Ryzyko jest kontrolowane poprzez prace nad bardziej złożonymi i droższymi rakietami i polami testowymi.

„Gdybyśmy nie mieli tych zintegrowanych testów polowych, wiele nowych technologii precyzyjnego lądowania mogłoby nadal znajdować się w laboratorium lub na papierze, uważanych za zbyt ryzykowne dla lotu”, powiedział Carson o korzyściach z komercyjnych testów w locie. „Daje nam to bardzo potrzebną okazję do uzyskania potrzebnych danych, dokonania niezbędnych zmian oraz zbudowania wglądu i pewności, jak te technologie będą działać na statku kosmicznym.”

Technologie z programu SPLICE już wkraczają w misje kosmiczne. Ich planowane włączenie do nadchodzących komercyjnych usług Lunar Payload Services pomoże temu programowi dostarczyć małe lądowniki i łaziki do południowego regionu polarnego Księżyca. Technologie SPLICE będą również częścią lądowego systemu wizyjnego Mars 2020.