NASA TESTER AUTONOM LUNAR LANDING TECHNOLOGY

Send

I påvente af, at mange månelandinger kommer, tester NASA et autonomt månelandingssystem i Mojave-ørkenen i Californien. Systemet kaldes et "terræn-relativ navigationssystem." Det testes ved en lancering og landing af en Zodiac-raket, bygget af Masten Space Systems. Testen finder sted onsdag den 11. september.

Den relative terrænnavigation vil fremgå tydeligt i den fremtidige udforskning af Månen og Mars. Det giver rumfartøjer ekstremt nøjagtige landingskapaciteter uden hjælp af GPS, som åbenbart ikke er tilgængelig på andre verdener. Det skal to ting, der skal udføres effektivt: satellitkort over det terræn, som rumfartøjet kører over, og nøjagtige kameraer.

For at bruge et relativ terrænnavigationssystem skal et rumfartøj have detaljerede satellitkort over det område, det lander på. Derefter bruger det kameraer til at forestille jorden under det. Ved at lægge kamerabillederne over sine ombordkort er det i stand til at "vide", hvor det er, og nå frem til det angivne landingssted præcist og sikkert.

Selvom raketten i denne test er fra Masten Space Systems, udvikles det autonome landingssystem af det nonprofit-Draper Laboratory i Cambridge, Massachusetts. Drapers vigtigste efterforsker for systemet er Matthew Fritz. Fritz kontrasterer det autonome system, han udvikler, med hvordan Apollo-astronauterne landede på Månen.

”Eagles computer havde ikke et visionstøttet system til at navigere i forhold til månens terræn, så Armstrong kiggede bogstaveligt talt ud af vinduet for at finde ud af, hvor man skulle røre ved,” sagde Fritz. "Nu kan vores system blive 'øjne' for det næste månelander-modul for at hjælpe med at målrette den ønskede landingsplacering."

"Vi har satellitkort ombord indlæst på flycomputeren, og et kamera fungerer som vores sensor," forklarede Fritz i en pressemeddelelse. ”Kameraet fanger billeder, når landeren flyver langs en bane, og disse billeder er lagt på de forudindlæste satellitkort, der inkluderer unikke terrænfunktioner. Derefter ved at kortlægge funktionerne i de levende billeder kan vi vide, hvor køretøjet er i forhold til funktionerne på kortet. ”

Udforskning af rum handler om teknologiske fremskridt som relativ relativ terrænnavigation. Rumrejse og teknologi er i en feedback-loop med hinanden.

Da Apollo-astronauterne landede på Månen, gjorde de det manuelt. Dette var hårreisende missioner, hvor piloter bragte deres landere til månens overflade med deres øjne, deres manuelle fingerfærdighed og nerver af stål. Apollo-programmet havde en vejledningscomputer, der hjalp astronauter med at nå Månen og vende hjem, men under månelandinger var det op til astronauterne. Armstrong sagde selv, at han ikke har tillid til føringssystemet til at lande i det krater, som Apollo 11 landede i.

Det er en kredit til Apollo-astronauterne, at ingen styrtede ned i månen. Men med stigende interesse for Månen - inklusive NASAs Artemis-program - vil et autonomt landingssystem være et vigtigt teknologisk gennembrud.

NASA's bestræbelser på at udvikle relativ terrænnavigation går tilbage et par år, tilbage til de tidlige 2000'ere. De arbejder med industripartnere som Draper og Masten Space Systems som en del af projektet Safe and Precise Landing - Integrated Capabilities Evolution (SPLICE). Det overordnede mål er at udvikle en "integreret pakke med landings- og risikoforebyggelsesfunktioner til planetariske missioner."

Terræn relativ navigation er en nøgle til indsatsen. SPLICE inkluderer også udviklingen af navigations Doppler lidar, fare-detektering lidar og selvfølgelig kraftig computerhardware og software til at bringe det hele sammen.

Takket være SPLICE vil fremtidige missioner til Månen - både besætning og ikke-besætning - være meget sikrere. For at opnå det ønskede sikkerhedsniveau stoler NASA på branchepartnere til at teste alle disse teknologier. Mens onsdagens kommende test indeholder en Masten test-bed raket, finder testningen til sidst sted på mere avancerede raketter, inklusive genanvendelige raketter. Til sidst testes det relative navigationssystem til Draper-terrænet på en Blue Origin New Shepard-raket.

"Hvis vi ikke havde disse integrerede feltforsøg, kan en masse nye præcisionslandingsteknologier muligvis stadig sidde i et laboratorium eller på papir ..."
John M. Carson III, hovedundersøger for SPLICE-projektet.

”Disse typer erhvervskøretøjer giver os en meget værdifuld måde at teste nye vejlednings-, navigations- og kontrolteknologier og reducere deres flyrisiko, før de bruges i fremtidige missioner,” sagde John M. Carson III, hovedundersøger for SPLICE-projektet ved NASAs Johnson Space Center i Houston.

Navigationssystemet testes ikke kun på en række raketter i hele udviklingsstadierne, men også på stratosfæriske balloner. "Ved at teste på forskellige platforme og i forskellige højder er vi i stand til at få hele spektret af algoritmens muligheder," forklarede Fritz. "Dette hjælper os med at identificere, hvor vi bliver nødt til at skifte mellem satellitkort i forskellige perioder under flyvningen."

Denne gradvise test er nøglen til hele udviklingen af dette autonome landingssystem. Ved at arbejde sig op til mere komplekse og dyre raketter og testbed kontrolleres risikoen.

”Hvis vi ikke havde disse integrerede feltforsøg, kan en masse nye præcisionslandingsteknologier muligvis stadig sidde i et laboratorium eller på papir, hvilket betragtes som for risikabelt til flyvning,” sagde Carson om fordelen ved kommercielle flyvetest. "Dette giver os den meget nødvendige mulighed for at få de data, vi har brug for, foretage de nødvendige revisioner og opbygge indsigt og tillid til, hvordan disse teknologier vil fungere på et rumfartøj."

Teknologier fra SPLICE-programmet er allerede i gang med rummissioner. Deres planlagte optagelse i kommende kommercielle Lunar Payload Services vil hjælpe dette program med at levere små landere og rovere til den sydlige polære region af Månen. SPLICE-teknologier vil også være en del af Mars 2020 lander vision-systemet.