นาซ่าทดสอบเทคโนโลยีลงจอดทางจันทรคติด้วยตนเอง

Send

ในการคาดการณ์ว่าจะมีการขึ้นฝั่งดวงจันทร์หลายครั้ง NASA กำลังทดสอบระบบลงจอดอัตโนมัติในทะเลทรายโมฮาวีในแคลิฟอร์เนีย ระบบนี้เรียกว่า "ระบบนำทางสัมพัทธ์ภูมิประเทศ" กำลังได้รับการทดสอบเกี่ยวกับการปล่อยและการขึ้นลงของจรวด Zodiac ซึ่งสร้างโดย Masten Space Systems การทดสอบจะเกิดขึ้นในวันพุธที่ 11 กันยายน

การนำทางที่สัมพันธ์กับภูมิประเทศจะมีความโดดเด่นในการสำรวจดวงจันทร์และดาวอังคารในอนาคต มันให้ความสามารถในการลงจอดยานอวกาศที่แม่นยำที่สุดโดยไม่ต้องใช้ GPS ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่มีในโลกอื่น มันต้องการสองสิ่งในการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ: แผนที่ดาวเทียมของภูมิประเทศที่ยานอวกาศกำลังเดินทางไปและกล้องที่แม่นยำ

ในการใช้ระบบนำทางด้วยภูมิประเทศยานอวกาศจะต้องมีแผนที่ดาวเทียมแบบละเอียดของพื้นที่ที่มันลงจอด จากนั้นใช้กล้องเพื่อถ่ายภาพพื้นดินที่อยู่ด้านล่าง ด้วยการวางภาพกล้องไว้บนแผนที่ออนบอร์ดทำให้สามารถ "รู้" ว่าอยู่ที่ไหนและไปถึงจุดลงจอดที่กำหนดอย่างถูกต้องและปลอดภัย

แม้ว่าจรวดในการทดสอบนี้มาจาก Masten Space Systems แต่ระบบการลงจอดอิสระถูกพัฒนาโดยห้องทดลอง Draper ที่ไม่แสวงหากำไรของ Cambridge, Massachusetts ผู้ตรวจสอบหลักของ Draper สำหรับระบบคือ Matthew Fritz Fritz เปรียบเทียบกับระบบอิสระที่เขาพัฒนาขึ้นกับวิธีที่นักบินอวกาศ Apollo ลงจอดบนดวงจันทร์

“ คอมพิวเตอร์ของ Eagle ไม่ได้มีระบบช่วยในการมองเห็นเพื่อนำทางเมื่อเทียบกับภูมิประเทศของดวงจันทร์ดังนั้นอาร์มสตรองจึงมองออกไปนอกหน้าต่างเพื่อดูว่าจะต้องแตะลงที่ใด” ฟริตซ์กล่าว "ตอนนี้ระบบของเราอาจกลายเป็น" ตา "สำหรับโมดูลแลนเดอร์ดวงจันทร์ถัดไปเพื่อช่วยกำหนดเป้าหมายสถานที่ลงจอดที่ต้องการ"

“ เรามีแผนที่ดาวเทียมที่อยู่บนเครื่องคอมพิวเตอร์ของเครื่องบินและกล้องทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ของเรา” Fritz อธิบายในการแถลงข่าว “ กล้องจับภาพในขณะที่คนงานทำการบินไปตามเส้นทางและภาพเหล่านั้นจะถูกซ้อนทับลงบนแผนที่ดาวเทียมที่บรรจุไว้ล่วงหน้าซึ่งมีคุณสมบัติภูมิประเทศที่เป็นเอกลักษณ์ จากนั้นโดยการทำแผนที่คุณสมบัติในภาพสดเราสามารถทราบได้ว่ายานพาหนะนั้นสัมพันธ์กับคุณลักษณะใดในแผนที่ "

การสำรวจอวกาศเป็นเรื่องของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเช่นการนำทางโดยสัมพันธ์กับภูมิประเทศ การเดินทางในอวกาศและเทคโนโลยีต่างก็อยู่ในข้อเสนอแนะซึ่งกันและกัน

เมื่อนักบินอวกาศอพอลโลลงจอดบนดวงจันทร์พวกเขาก็ทำมันเอง นั่นคือภารกิจยกขนที่ซึ่งนักบินนำยานของพวกเขาไปยังพื้นผิวดวงจันทร์ด้วยสายตาความชำนาญของพวกเขาและประสาทเหล็ก โปรแกรมอพอลโลมีคอมพิวเตอร์นำทางที่ช่วยให้นักบินอวกาศไปถึงดวงจันทร์และกลับบ้านได้ แต่ในระหว่างการลงจอดบนดวงจันทร์มันขึ้นอยู่กับนักบินอวกาศ อาร์มสตรองเองบอกว่าเขาไม่เชื่อถือระบบนำทางเพื่อลงจอดในปากปล่องภูเขาไฟที่อพอลโล 11 ลงจอด

เป็นเครดิตสำหรับนักบินอวกาศอพอลโลที่ไม่มีชนเข้ากับดวงจันทร์ แต่ด้วยความสนใจที่เพิ่มขึ้นในดวงจันทร์ - รวมถึงโครงการอาร์เทมิสของนาซ่า - ระบบลงจอดอัตโนมัติจะเป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญ

ความพยายามของนาซ่าในการพัฒนาระบบนำทางสัมพัทธ์ภูมิประเทศนั้นย้อนกลับไปไม่กี่ปีจนถึงต้นปี 2000 พวกเขากำลังทำงานกับพันธมิตรในอุตสาหกรรมเช่น Draper และ Masten Space Systems ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Safe and Precise Landing - Integrated Capabilities Evolution (SPLICE) เป้าหมายโดยรวมคือการพัฒนา“ ความสามารถในการลงจอดและการหลีกเลี่ยงอันตรายสำหรับภารกิจของดาวเคราะห์”

การนำทางที่สัมพันธ์กับภูมิประเทศเป็นกุญแจสำคัญในความพยายาม SPLICE ยังรวมถึงการพัฒนาระบบนำทาง Doppler lidar, ระบบตรวจจับความเป็นอันตราย, และอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังเพื่อนำมารวมเข้าด้วยกัน

ขอบคุณ SPLICE ภารกิจในอนาคตไปยังดวงจันทร์ - ทั้งลูกเรือและไม่ได้อยู่ลูกเรือ - จะปลอดภัยกว่ามาก เพื่อให้บรรลุถึงระดับความปลอดภัยที่ต้องการ NASA อาศัยพันธมิตรในอุตสาหกรรมเพื่อทดสอบเทคโนโลยีเหล่านี้ทั้งหมด ในขณะที่การทดสอบที่จะเกิดขึ้นในวันพุธจะมีจรวดทดสอบเตียง Masten ในที่สุดการทดสอบจะเกิดขึ้นบนจรวดที่สูงขึ้นรวมถึงจรวดที่ใช้ซ้ำได้ ในที่สุดระบบนำทางสัมพัทธ์ภูมิประเทศของ Draper จะถูกทดสอบบนจรวด Blue Origin New Shepard

“ หากเราไม่ได้ทำการทดสอบภาคสนามแบบบูรณาการเทคโนโลยีเชื่อมโยงไปถึงที่มีความแม่นยำจำนวนมากอาจยังคงนั่งอยู่ในห้องทดลองหรือบนกระดาษ…”
John M. Carson III ผู้ตรวจสอบหลักสำหรับโครงการ SPLICE

“ ยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์ประเภทนี้ให้วิธีที่มีค่าสูงแก่เราในการทดสอบคำแนะนำการนำทางและเทคโนโลยีการควบคุมใหม่และลดความเสี่ยงในการบินก่อนที่จะถูกนำไปใช้ในภารกิจในอนาคต” John M. Carson III ศูนย์อวกาศในฮูสตัน

ระบบนำทางจะถูกทดสอบไม่เพียง แต่บนจรวดที่หลากหลายตลอดระยะเวลาการพัฒนา แต่บนบอลลูนสตราโตสเฟียร์ด้วย “ โดยการทดสอบบนแพลตฟอร์มที่แตกต่างกันและที่ระดับความสูงที่แตกต่างกันเราจะสามารถใช้ประโยชน์จากความสามารถของอัลกอริทึมได้อย่างเต็มที่” Fritz อธิบาย “ สิ่งนี้ช่วยให้เราระบุได้ว่าเราจำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่งระหว่างแผนที่ดาวเทียมอย่างไรในช่วงเวลาที่แตกต่างกันของเที่ยวบิน”

การทดสอบแบบค่อยเป็นค่อยไปนี้เป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาระบบลงจอดอิสระทั้งหมด ด้วยการทำงานกับจรวดและเตียงทดสอบที่ซับซ้อนและมีราคาแพงกว่าความเสี่ยงจะถูกควบคุม

“ หากเราไม่ได้ทำการทดสอบภาคสนามแบบบูรณาการเทคโนโลยีเชื่อมโยงไปถึงที่มีความแม่นยำจำนวนมากอาจยังคงนั่งอยู่ในห้องปฏิบัติการหรือบนกระดาษซึ่งถือว่ามีความเสี่ยงต่อการบิน” คาร์สันกล่าวถึงประโยชน์ของการทดสอบการบินเชิงพาณิชย์ “ สิ่งนี้ทำให้เรามีโอกาสที่จำเป็นอย่างยิ่งที่จะได้รับข้อมูลที่เราต้องการทำการแก้ไขที่จำเป็นและสร้างความเข้าใจและความมั่นใจในการที่เทคโนโลยีเหล่านี้จะทำงานบนยานอวกาศได้”

เทคโนโลยีจากโปรแกรม SPLICE กำลังเข้าสู่ภารกิจอวกาศ การรวมที่วางแผนไว้ของพวกเขาในบริการบรรจุทางจันทรคติเชิงพาณิชย์ที่จะเกิดขึ้นจะช่วยให้โครงการส่งมอบแลนเดอร์และรถเล็ก ๆ ไปยังพื้นที่ขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ เทคโนโลยี SPLICE จะเป็นส่วนหนึ่งของระบบการมองเห็นของยานอวกาศ Mars 2020