NASA TESTER AUTONOM LUNAR LANDING TECHNOLOGY

Send

I påvente av mange månelandinger som kommer, tester NASA et autonomt månelandingssystem i Mojave-ørkenen i California. Systemet kalles et "terrengrelatert navigasjonssystem." Den testes på en oppskyting og landing av en Zodiac-rakett, bygget av Masten Space Systems. Testen vil skje onsdag 11. september.

Terreng relativ navigasjon vil fremstå tydelig i fremtidig utforskning av Månen og Mars. Det gir romskip ekstreme nøyaktige landingsegenskaper uten hjelp av GPS, som åpenbart ikke er tilgjengelig på andre verdener. Den trenger to ting for å utføre effektivt: satellittkart over terrenget som romfartøyet reiser over, og nøyaktige kameraer.

For å bruke et terrengrelatert navigasjonssystem, må et romskip ha detaljerte satellittkart over området det lander på. Den bruker deretter kameraer for å avbilde bakken under den. Ved å legge kamerabildene over sine kart, er det i stand til å "vite" hvor det er og nå det utpekte landingsstedet nøyaktig og trygt.

Selv om raketten i denne testen er fra Masten Space Systems, utvikles det autonome landingssystemet av det non-profit Draper Laboratory i Cambridge, Massachusetts. Drapers viktigste etterforsker for systemet er Matthew Fritz. Fritz kontrasterer det autonome systemet han utvikler med hvordan Apollo-astronautene landet på Månen.

"Eagles datamaskin hadde ikke et visjonsstøttet system for å navigere i forhold til måneterrenget, så Armstrong så bokstavelig talt ut av vinduet for å finne ut hvor han skulle røre ned," sa Fritz. "Nå kan systemet vårt bli 'øynene' for den neste månelander-modulen for å hjelpe deg med å målrette den ønskede landingsplassen."

"Vi har satellittkart ombord lastet på flycomputeren, og et kamera fungerer som vår sensor," forklarte Fritz i en pressemelding. “Kameraet tar bilder når lander flyr langs en bane, og bildene blir lagt på forhåndsbelastede satellittkart som inneholder unike terrengfunksjoner. Så ved å kartlegge funksjonene i levende bilder, kan vi vite hvor kjøretøyet er i forhold til funksjonene på kartet. "

Romutforskning handler om teknologiske fremskritt som relativ relativ terrengnavigering. Romfart og teknologi er i en tilbakemeldingssløyfe med hverandre.

Da Apollo-astronautene landet på Månen, gjorde de det manuelt. Dette var hårreisende oppdrag, der piloter brakte landmennene sine til månens overflate med øynene, deres manuelle fingerferdighet og nerver av stål. Apollo-programmet hadde en veiledningscomputer som hjalp astronauter med å nå månen og returnere hjem, men under månelandinger var det opp til astronautene. Armstrong selv sa at han ikke stolte på føringssystemet for å lande i krateret som Apollo 11 landet i.

Det er en kreditt til Apollo-astronautene at ingen styrtet ned i månen. Men med økende interesse for Månen - inkludert NASAs Artemis-program - vil et autonomt landingssystem være et viktig teknologisk gjennombrudd.

NASAs innsats for å utvikle relativ terrengnavigasjon går noen år tilbake til begynnelsen av 2000-tallet. De jobber med industripartnere som Draper og Masten Space Systems som en del av Safe and Precise Landing - Integrated Capabilities Evolution (SPLICE) -prosjektet. Det overordnede målet er å utvikle en "integrert pakke med muligheter for landing og fare for å unngå planeter."

Terreng relativ navigasjon er en nøkkel til innsatsen. SPLICE inkluderer også utvikling av navigasjons Doppler-lidar, fare-deteksjonsdeksel, og selvfølgelig kraftig datamaskinvare og programvare for å bringe det hele sammen.

Takket være SPLICE vil fremtidige oppdrag til Månen - både som er bemannet og uten besetning - være mye tryggere. For å oppnå ønsket sikkerhetsnivå, er NASA avhengig av industripartnere for å teste alle disse teknologiene. Mens onsdagens kommende test vil inneholde en Masten test-bed-rakett, vil etter hvert testingen foregå på mer avanserte raketter, inkludert gjenbrukbare raketter. Etter hvert vil Draper-terrengets relative navigasjonssystem bli testet på en Blue Origin New Shepard-rakett.

"Hvis vi ikke hadde disse integrerte feltprøvene, kan det fremdeles sitte mange nye presisjonslandings-teknologier i et laboratorium eller på papir ..."
John M. Carson III, hovedetterforsker for SPLICE-prosjektet.

"Disse typer kommersielle kjøretøyer gir oss en svært verdifull måte å teste nye veilednings-, navigasjons- og kontrollteknologier og redusere flyrisikoen deres før de blir brukt i fremtidige oppdrag," sa John M. Carson III, hovedetterforsker for SPLICE-prosjektet ved NASAs Johnson Space Center i Houston.

Navigasjonssystemet vil bli testet ikke bare på en rekke raketter i hele utviklingsstadiene, men også på stratosfæriske ballonger. "Ved å teste på forskjellige plattformer og i forskjellige høyder er vi i stand til å få hele spekteret av algoritmens evner," forklarte Fritz. "Dette hjelper oss med å identifisere hvor vi trenger å overføre mellom satellittkart i forskjellige perioder av flyreisen."

Denne gradvise testing er nøkkelen til hele utviklingen av dette autonome landingssystemet. Ved å jobbe seg opp til mer komplekse og dyre raketter og prøvesenger, kontrolleres risikoen.

"Hvis vi ikke hadde disse integrerte feltprøvene, kan det fortsatt hende at mange nye presisjonslandingsteknikker sitter i et laboratorium eller på papir, og blir ansett som for risikabelt for flyging," sa Carson om fordelen med kommersielle flytester. "Dette gir oss den svært nødvendige muligheten til å få dataene vi trenger, gjøre nødvendige revisjoner og bygge innsikt og selvtillit i hvordan disse teknologiene vil prestere i et romfartøy."

Teknologier fra SPLICE-programmet er allerede i ferd med å komme seg inn i romoppdrag. Deres planlagte inkludering i kommende kommersielle Lunar Payload Services vil hjelpe det programmet med å levere små landere og rovere til den sørlige polare regionen av Månen. SPLICE-teknologier vil også være en del av Mars 2020 lander vision system.