Arra számítva, hogy sok holdi leszállás várható, a NASA egy autonóm hold-leszállási rendszert teszteli a kaliforniai Mojave-sivatagban. A rendszert „terepi relatív navigációs rendszernek” hívják. A Masten Space Systems által épített állatöv rakéta elindításával és leszállásával tesztelik. A teszt szeptember 11-én, szerdán zajlik.
A terep relatív navigációja kiemelkedő szerepet játszik a Hold és a Mars jövőbeli felfedezésében. Rendkívül pontos leszállási képességeket nyújt az űrhajók számára a GPS támogatása nélkül, ami más világokon nyilvánvalóan nem érhető el. Két tényezőre van szükség a hatékony működéshez: műholdas térképek az űrhajó áthaladó terepéről és pontos kamerák.
A terepi relatív navigációs rendszer használatához az űrhajónak részletes műholdas térképekkel kell rendelkeznie annak a területnek, amelyen leszáll. Ezután kamerákat használ a föld alatti kép megmérésére. A fényképezőgép képeinek a fedélzeti térképeken való elhelyezésével képes „megtudni”, hogy hol van, és pontosan és biztonságosan elérheti a kijelölt leszállási pontot.
Noha a teszt rakéta a Masten Space Systems-től származik, az autonóm leszállási rendszert a Massachusetts-i Cambridge-i nonprofit Draper Laboratory fejleszti. A Draper rendszerének fő kutatója Matthew Fritz. Fritz ellentétben áll az általa kifejlesztett autonóm rendszerrel azzal, ahogyan az Apollo űrhajósai leszálltak a Holdra.
"Az Eagle számítógépében nem volt látásmódú rendszer, amely a hold terepéhez viszonyítva navigálhat, tehát Armstrong szó szerint kinézett az ablakon, hogy kitalálja, hol érintse meg a lemezt" - mondta Fritz. "Most rendszerünk a" holdfülke "következő szemének látványává válhat, amely elősegíti a kívánt leszállási hely megcélzását."
"A fedélzeti műholdas térképeket betöltöttük a repülõgépre, és egy kamera érzékelõként működik" - magyarázta Fritz a sajtóközleményben. „A kamera rögzíti a képeket, miközben a leszállás a pályán halad, és ezeket a képeket az előre telepített műholdas térképekre helyezik, amelyek egyedi terepi jellemzőket tartalmaznak. Ezután az élő képek jellemzőinek feltérképezésével megtudhatjuk, hogy a jármű hol viszonyul a térkép jellemzőihez. ”
Az űrkutatás a technológiai fejlődésről szól, például a terep viszonylagos navigációjáról. Az űrutazás és a technológia visszacsatolásban vannak egymással.
Amikor az Apollo űrhajósok leszálltak a Holdra, manuálisan csinálták. Ezek hajnövelő küldetések voltak, ahol a pilóták szemükkel, kézi ügyességükkel és acélidegeikkel szállították föl landjaikat a holdfelszínre. Az Apollo programnak volt egy irányító számítógépe, amely segített az űrhajósoknak elérni a Holdot és hazatérni, de a holdi leszállás során az űrhajósok feladata volt. Maga Armstrong azt mondta, hogy nem bízott az irányítási rendszerben, hogy az Apollo 11-ben landolt kráterbe szálljon.
Az Apollo űrhajósai számára az a hit, hogy senki sem zuhant a Holdra. De a Hold iránti fokozott érdeklődés mellett - ideértve a NASA Artemis programját is - az autonóm leszállási rendszer fontos technológiai áttörést jelent.
A NASA erõfeszítései a relatív navigáció fejlesztésére néhány évvel, a 2000-es évek elejéig nyúlnak vissza. Együttműködnek olyan ipari partnerekkel, mint a Draper és a Masten Space Systems, a biztonságos és pontos leszállás - integrált képességek fejlesztése (SPLICE) projekt részeként. Az általános cél az, hogy kidolgozzunk egy „integrált leszállási és veszélyelkerülési képességeket a bolygó missziói számára”.
A terep relatív navigációja az erőfeszítés kulcsa. A SPLICE magában foglalja a navigációs Doppler lidar, a veszély-felderítő lidar, valamint természetesen a nagy teljesítményű számítógépes hardver és szoftver fejlesztését is, hogy mindezt össze lehessen hozni.
A SPLICE-nak köszönhetően a jövőbeli missziók - akár személyzettel, akár személyzet nélkül - sokkal biztonságosabbak lesznek. A kívánt biztonsági szint elérése érdekében a NASA az ipari partnerekre támaszkodik ezen technológiák tesztelésére. Míg a szerda közelgő tesztje Masten próbapadraképet fog bemutatni, végül a tesztelésre haladóbb rakétákra kerül sor, beleértve az újrafelhasználható rakétákat. Végül a Draper terepi relatív navigációs rendszert egy Blue Origin New Shepard rakéttal tesztelik.
"Ha nem lennének ezek az integrált terepi tesztek, akkor sok új precíziós leszállási technológia továbbra is laboratóriumban vagy papíron ül ..."
III. John M. Carson, a SPLICE projekt fő kutatója.
„Az ilyen típusú haszongépjárművek rendkívül értékes módszert kínálnak az új irányítási, navigációs és irányítási technológiák teszteléséhez és csökkentik repülési kockázatukat, mielőtt felhasználnánk őket a jövőbeli missziókban” - mondta III. John M. Carson, a NASA Johnson SPLICE projektének fő kutatója. Űrközpont Houstonban.
A navigációs rendszert nem csak a rakéta különféle változataival tesztelik a fejlesztés szakaszában, hanem a sztratoszférikus léggömbökön is. "Különböző platformon és különböző magasságokon végzett teszteléssel képesek vagyunk az algoritmus képességeinek teljes skálájára kihasználni" - magyarázta Fritz. "Ez segít azonosítani, hol kell a műholdas térképek között a repülés különböző időszakaira átmennünk."
Ez a fokozatos tesztelés kulcsfontosságú az autonóm leszállási rendszer teljes fejlesztése szempontjából. A bonyolultabb és drágább rakétákhoz és próbapadokig történő eljutással ellenőrzik a kockázatot.
"Ha nem lennének ezek az integrált terepi tesztek, akkor sok új precíziós leszállási technológia továbbra is laboratóriumban vagy papíron ülhet, és túl kockázatosnak tekinthető a repüléshez" - mondta Carson a kereskedelmi repülési tesztek előnyeiről. "Ez megadja nekünk a nagyon szükséges lehetőséget arra, hogy megszerezzük a szükséges adatokat, elvégezzük a szükséges felülvizsgálatokat, és betekintést és bizalmat nyújtsunk abban, hogy ezek a technológiák hogyan fognak működni egy űrhajón."
A SPLICE program technológiái már beindulnak űrrepülésekbe. A közelgő kereskedelmi haszonjármű-szolgáltatásokba tervezett bevonásuk elősegíti, hogy ez a program a kis landolók és rovarok szállítását a Hold déli sarki régiójába tegye. A SPLICE technológiák a Mars 2020 leszálló látórendszerének részét képezik.
Több:
- Sajtóközlemény: Egy óriási ugrás a Lunar Landing navigációhoz
- Masten Space Systems
- Draper laboratórium
- CBS News: A hold leszállás 50 évesen: Neil Armstrong a saját szavaiban
