NASA TESTAR AUTONOM LUNAR LANDING TECHNOLOGY

Send

I väntan på att många månlandningar kommer att testa, testar NASA ett autonomt månlandningssystem i Mojaveöknen i Kalifornien. Systemet kallas ett "terrängrelaterat navigationssystem." Det testas vid en lansering och landning av en Zodiac-raket, byggd av Masten Space Systems. Testet kommer att äga rum onsdagen den 11 september.

Den relativa terrängnavigationen kommer att bli framträdande i framtida utforskning av månen och Mars. Det ger rymdskepp extremt exakta landningsfunktioner utan hjälp av GPS, vilket uppenbarligen inte är tillgängligt på andra världar. Det krävs två saker för att utföra effektivt: satellitkartor över terrängen som rymdfarkosten reser över och exakta kameror.

För att använda ett terrängrelaterat navigationssystem måste ett rymdskepp ha detaljerade satellitkartor över det område det landar på. Den använder sedan kameror för att avbilda marken under den. Genom att lägga kamerabilderna över sina kartor ombord kan den "veta" var den befinner sig och nå sin utsedda landningsplats exakt och säkert.

Även om raketen i detta test är från Masten Space Systems, utvecklas det autonoma landningssystemet av det ideella Draper Laboratory i Cambridge, Massachusetts. Drapers huvudutredare för systemet är Matthew Fritz. Fritz kontrasterar det autonoma systemet han utvecklar med hur Apollo-astronauterna landade på månen.

"Eagles dator hade inte ett synstödsystem för att navigera i förhållande till månterrängen, så Armstrong tittade bokstavligen ut genom fönstret för att ta reda på var han skulle röra sig", sa Fritz. "Nu kan vårt system bli 'ögonen' för nästa månlandare-modul för att hjälpa till att rikta in den önskade landningsplatsen."

"Vi har satellitkartor ombord laddat på flygdatorn och en kamera fungerar som vår sensor", förklarade Fritz i ett pressmeddelande. ”Kameran tar bilder när landaren flyger längs en bana och dessa bilder är överlagda på de förinstallerade satellitkartorna som innehåller unika terrängfunktioner. Sedan genom att kartlägga funktionerna i livebilderna kan vi veta var fordonet är relativt funktionerna på kartan. "

Rymdutforskning handlar om tekniska framsteg som terräng relativ navigering. Rymdresor och teknik finns i en återkopplingsslinga med varandra.

När Apollo-astronauterna landade på månen, gjorde de det manuellt. Det var håruppdragsuppdrag, där piloter förde sina landare till månens yta med sina ögon, deras manuella färdighet och stålnerver. Apollo-programmet hade en vägledningsdator som hjälpte astronauter att nå månen och återvända hem, men under månlandningar var det upp till astronauterna. Armstrong själv sa att han inte litade på ledningssystemet för att landa i krateret som Apollo 11 landade i.

Det är en kredit till Apollo-astronauterna att ingen kraschade in i månen. Men med ökande intresse för månen - inklusive NASA: s Artemis-program - kommer ett autonomt landningssystem att vara ett viktigt teknologiskt genombrott.

NASA: s ansträngning att utveckla relativ terrängrelaterad navigering går tillbaka några år, till början av 2000-talet. De arbetar med industripartners som Draper och Masten Space Systems som en del av projektet Safe and Precise Landing - Integrated Capabilities Evolution (SPLICE). Det övergripande målet är att utveckla en "integrerad svit med landnings- och riskförebyggande kapacitet för planetuppdrag."

Terräng relativ navigering är en nyckel till ansträngningen. SPLICE inkluderar också utvecklingen av navigeringsdopplerlidar, lidande för farodetektering och naturligtvis kraftfull datorhårdvara och programvara för att föra samman allt.

Tack vare SPLICE kommer framtida uppdrag till månen - både bemannade och obemannade - vara mycket säkrare. För att uppnå önskad säkerhetsnivå förlitar sig NASA på branschpartner för att testa alla dessa tekniker. Medan onsdagens kommande test kommer att innehålla en Masten testbäddraket, så kommer testningen så småningom att äga rum på mer avancerade raketer, inklusive återanvändbara raketer. Så småningom testas Draper-terrängets relativa navigationssystem på en Blue Origin New Shepard-raket.

"Om vi inte hade de här integrerade fälttesterna, kanske många nya precisionslandningstekniker fortfarande sitter i ett labb eller på papper ..."
John M. Carson III, huvudutredare för SPLICE-projektet.

"Dessa typer av kommersiella fordon ger oss ett mycket värdefullt sätt att testa ny vägledning, navigations- och kontrollteknik och minska deras flygrisk innan de används i framtida uppdrag," säger John M. Carson III, huvudutredare för SPLICE-projektet vid NASA: s Johnson Space Center i Houston.

Navigationssystemet kommer att testas inte bara på olika raketer under hela utvecklingsstadierna, utan också på stratosfäriska ballonger. "Genom att testa på olika plattformar och i olika höjder kan vi få hela algoritmens kapacitet," förklarade Fritz. "Detta hjälper oss att identifiera var vi kommer att behöva överföra mellan satellitkartor under olika flygperioder."

Denna gradvisa testning är nyckeln till hela utvecklingen av detta autonoma landningssystem. Genom att arbeta upp till mer komplexa och dyra raketer och testbäddar kontrolleras risken.

"Om vi inte hade de här integrerade fälttesterna, kan många nya precisionslandningsteknologier fortfarande sitta i ett labb eller på papper, vilket anses vara för riskabelt för flygning," sade Carson om fördelen med kommersiella flygtest. "Detta ger oss den mycket nödvändiga möjligheten att få de data vi behöver, göra nödvändiga revisioner och bygga insikt och förtroende för hur dessa tekniker kommer att fungera på ett rymdskepp."

Teknologier från SPLICE-programmet tar sig redan in i rymdsuppdrag. Deras planerade införande i kommande kommersiella Lunar Payload Services kommer att hjälpa det programmet att leverera små landare och rovers till månens södra polära region. SPLICE-teknik kommer också att vara en del av Mars 2020-landningssynssystemet.