NASA odottaa useiden tulevien kuun laskujen odotettaessa autonomista kuunlaskujärjestelmää Mojaven autiomaassa Kaliforniassa. Järjestelmää kutsutaan ”maaston suhteelliseksi navigointijärjestelmäksi”. Sitä testataan Masten Space Systemsin rakentaman Zodiac-raketin laukaisussa ja laskeutumisessa. Testi tapahtuu keskiviikkona 11. syyskuuta.
Maaston suhteellinen navigointi tulee näkyvästi näkyviin tulevissa Kuun ja Marsin tutkimuksissa. Se antaa avaruusaluksille erittäin tarkan laskeutumiskyvyn ilman GPS: n apua, jota ilmeisesti ei ole saatavana muissa maailmoissa. Se tarvitsee kaksi asiaa suorittaakseen tehokkaasti: satelliittikartat maastosta, jonka avaruusalus kulkee, ja tarkat kamerat.
Maastosuhteellisen navigointijärjestelmän käyttämiseksi avaruusaluksella on oltava yksityiskohtaiset satelliittikartat alueesta, jolla se laskee. Sitten se kuvaa kameroita maan alla olevan maan kuvaamiseen. Asettamalla kamerakuvat sen karttojen yli, se pystyy "tietämään" missä se on ja saavuttamaan määritetyn laskeutumispaikan tarkasti ja turvallisesti.
Vaikka tämän testin raketti on peräisin Masten Space Systemsistä, autonomista laskujärjestelmää kehittää voittoa tavoittelematon Draper-laboratorio Cambridgessa, Massachusettsissa. Draperin päätutkija järjestelmälle on Matthew Fritz. Fritz vastustaa hänen kehittämäänsä autonomista järjestelmää sen kanssa, kuinka Apollon astronautit laskeutuivat Kuulle.
"Kotkan tietokoneella ei ollut näköavusteista järjestelmää navigointiin suhteessa kuun maastoon, joten Armstrong katsoi kirjaimellisesti ikkunasta selvittääkseen mihin koskettaa", Fritz sanoi. "Nyt järjestelmästämme voi tulla" silmät "seuraavalle kuunlaskuriyksikölle auttamaan kohdistamisessa haluttuun laskupaikkaan."
"Meillä on lentokoneeseen ladatut satelliittikartat ja kamera toimii anturina", Fritz selitti lehdistötiedotteessa. ”Kamera ottaa kuvia, kun laskulaite lentää reittiä pitkin ja nämä kuvat päällekkäin esiasennetuilla satelliittikarttoilla, jotka sisältävät ainutlaatuiset maasto-ominaisuudet. Sitten kartoittamalla elävien kuvien piirteet voimme tietää missä ajoneuvo on suhteessa kartan ominaisuuksiin. "
Avaruustutkimuksessa on kyse tekniikan kehityksestä, kuten maaston suhteellisesta navigoinnista. Avaruusmatka ja tekniikka ovat palautteen piirissä toistensa kanssa.
Kun Apollon astronautit laskeutuivat Kuulle, he tekivät sen käsin. Ne olivat hiusten nosto-tehtäviä, joissa lentäjät toivat laskijansa kuun pintaan silmillään, manuaalisella osaamisellaan ja teräshermoillaan. Apollo-ohjelmassa oli ohjaustietokone, joka auttoi astronautteja saavuttamaan Kuun ja palaamaan kotiin, mutta kuunlaskujen aikana se oli astronautien vastuulla. Armstrong itse sanoi, että hän ei luottanut ohjausjärjestelmään laskeutumiseen kraatteriin, johon Apollo 11 laskeutui.
Se on kunnia Apollon astronauteille, että kukaan ei törmännyt kuuhun. Mutta kun kasvava kiinnostus kuuhun - mukaan lukien NASA: n Artemis-ohjelma -, autonominen laskujärjestelmä on tärkeä tekninen läpimurto.
NASA: n pyrkimys kehittää maaston suhteellista navigointia juontaa juurensa muutama vuosi, 2000-luvun alkuun. He tekevät yhteistyötä teollisuuskumppaneiden, kuten Draper ja Masten Space Systems, kanssa osana Safe and Precise Landing - Integrated Capamissions Evolution (SPLICE) -projektia. Yleinen tavoite on kehittää "integroitu paketti laskeutumis- ja vaarojen välttämismahdollisuuksista planeettaoperaatioissa".
Maaston suhteellinen navigointi on avain pyrkimykseen. SPLICE sisältää myös navigointi Doppler-lidarin, vaarojen havaitsemisen lidarin ja tietysti tehokkaan tietokonelaitteiston ja -ohjelmiston kehittämisen kaiken yhdistämiseksi.
SPLICE: n ansiosta tulevat matkat Mooniin - sekä miehitetyt että miehittämättömät - ovat paljon turvallisempia. Halutun turvallisuustason saavuttamiseksi NASA luottaa alan kumppaneihin kaikkien näiden tekniikoiden testaamiseen. Keskiviikkona tulevaan testiin sisältyy Masten-testiraketti, mutta lopulta testaus tehdään edistyneemmille raketeille, mukaan lukien uudelleen käytettävät raketit. Lopulta Draper-maaston suhteellinen navigointijärjestelmä testataan Blue Origin New Shepard -rakettilla.
"Jos meillä ei olisi näitä integroituja kenttätestejä, monet uudet tarkkuuden laskutekniikat saattavat silti istua laboratoriossa tai paperilla ..."
John M. Carson III, SPLICE-hankkeen päätutkija.
"Tämäntyyppiset hyötyajoneuvot tarjoavat meille erittäin arvokkaan tavan testata uusia ohjaus-, navigointi- ja ohjaustekniikoita ja vähentää niiden lentoriskiä ennen niiden käyttämistä tulevissa tehtävissä", kertoi NASA: n Johnsonin SPLICE-hankkeen päätutkija John M. Carson III. Avaruuskeskus Houstonissa.
Navigointijärjestelmä testataan paitsi monilla erilaisilla raketteilla koko kehitysvaiheessaan, mutta myös stratosfäärin ilmapalloilla. "Testaamalla eri alustoilla ja erilaisilla korkeuksilla voimme saada algoritmin kaikki ominaisuudet", selitti Fritz. "Tämä auttaa meitä tunnistamaan, mihin meidän on siirryttävä satelliittikarttojen välillä lentoaikoja varten."
Tämä asteittainen testaus on avain koko tämän autonomisen laskujärjestelmän kehittämiseen. Riski hallitaan työskentelemällä tiellä monimutkaisempiin ja kalliimpiin raketteihin ja testialustoihin.
"Jos meillä ei olisi näitä integroituja kenttätestejä, monet uudet tarkkuuden laskutekniikat saattavat silti istua laboratoriossa tai paperilla, ja niiden katsotaan olevan liian vaarallisia lentoa varten", Carson kertoi kaupallisten lentotestien hyödystä. "Tämä antaa meille erittäin välttämättömän mahdollisuuden hankkia tarvitsemiamme tiedot, tehdä tarvittavat muutokset ja rakentaa tietoa ja luottamusta siihen, kuinka nämä tekniikat toimivat avaruusaluksissa."
SPLICE-ohjelman tekniikat ovat jo siirtymässä avaruusoperaatioihin. Niiden suunniteltu sisällyttäminen tuleviin kaupallisiin Lunar Payload Services -palveluihin auttaa ohjelmaa toimittamaan pienet laskeuttajat ja kuorma-autot Kuun etelänapa-alueelle. SPLICE-tekniikat ovat myös osa Mars 2020 -laskijavisiojärjestelmää.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Yksi jättiläinen harppaus Lunar-laskusuunnistukseen
- Masten Space Systems
- Draper-laboratorio
- CBS News: Kuu laskee 50: llä: Neil Armstrong omilla sanoillaan
