НАСА-ин нови „Лунар руксак“ може да креира 3Д мапу терена у реалном времену како би помогао истраживачима Месеца

Замислите планинарску експедицију у потпуно непознатом окружењу, где су планинари имали могућност да креирају 3Д мапу терена у реалном времену. НАСА Истраживачи и индустријски партнери развили су систем мапа на даљину који ће помоћи истраживачима у једном од најудаљенијих региона који се могу замислити: безваздушним пустошима јужног пола Месеца.

Кинетичка торба за навигацију и мапирање (КНаЦК) је преносиви лидар скенер – технологија даљинског откривања која мери удаљеност помоћу детекције светлости и ласерског светла. Носи се као планинарски ранац и користи иновативни тип лидара који се зове фреквентно модулисани континуирани талас (ФМЦВ) лидар да обезбеди Доплерову брзину и домет до милиона тачака података у секунди. Ове мерне тачке стварају навигациони систем у реалном времену, обезбеђујући навигатору 3Д „облак тачака“ или приказ околног окружења високе резолуције.

Сматрајте то напуњеном верзијом ласерских даљиномера које геодети користе или веома осетљивим близинским алармима који помажу паметним аутомобилима да избегну сударе, каже планетарни научник др Мајкл Занети, који води пројекат КНаЦК у НАСА-ином центру за свемирске летове Маршал у Хантсвилу, Алабама.

„У суштини, сензор је алат за скенирање и за научну навигацију и за мапирање, способан да креира 3Д мапе ултра високе резолуције са прецизношћу до центиметарског нивоа и дајући им богат научни контекст“, рекао је Занети. „То ће такође помоћи да се осигура безбедност астронаута и возила у ромингу у ограниченом окружењу користећи ГПС као што је Месец, одређивање стварних удаљености до удаљених оријентира и приказивање истраживачима у реалном времену докле су стигли и колико им је преостало да оду до доћи до свог одредишта“.

Ово је велики изазов док се истраживачи Артемидиног доба припремају за прве модерне мисије на Месец и прву икада на Јужни пол. Тамо се сунце никада не диже више од 3 степена изнад лунарног хоризонта, остављајући већи део терена у дубокој сенци. Ово отежава уочавање удаљености до различитих тачака интересовања.

Овај видео слетања УАВ-а у прашњаву пустињу Новог Мексика показује како технологија КНаЦК — која користи 4Д ФМЦВ-лидар податке из НАСА Аева Инц. Види се у горњем левом панелу; подаци о опсегу лидара, горе десно; и Доплерови подаци о брзини за лидар. Овај последњи прати брзину и правац честица прашине које помера дрон који се спушта, при чему црвена означава да се честице прашине удаљују од скенера, а плава означава оне које се крећу ка њему. Ове могућности, које сада развијају истраживачи у НАСА-ином центру за свемирске летове Марсхалл у Хантсвилу, Алабама, могле би користити будућим научним мисијама у друге светове, као и омогућити топографско мапирање у реалном времену од стране истраживача. Заслуге: НАСА/Мајкл Занети

Започет 2020. године уз финансирање НАСА-ине иницијативе за рану каријеру, КНаЦК пројекат је у партнерству са Торцх Тецхнологиес Инц. у Хантсвилу да развију прототип ранца и повезане алгоритме за навигацију који омогућавају прецизно мапирање без ГПС-а. Комерцијални продавац пројекта, Аева Инц. у Маунтин Вјуу, Калифорнија, да обезбеди ФМЦВ-лидар сензоре и подршку, и ради са НАСА-ом на побољшању система за детекцију ранца за коришћење на Месецу и другим људским експедицијама ван планете.

Користећи КнаЦК током лутајућих експедиција и када путују пешице, истраживачи могу прецизно мапирати терен пејзажа, укључујући дубоке долине, планине и пећине. Лидар ради чак и на црно, ослобађајући астронауте да морају да носе гломазне уређаје за осветљење где год да иду.

„Као људи, склони смо да се оријентишемо на основу оријентира — одређене зграде, шумарка“, рекао је Занети. „Ове ствари не постоје на Месецу. КнаЦК ће стално омогућавати истраживачима који пролазе преко површине да одреде своје кретање и правац и усмере их на удаљене врхове или до њихове базе операција. Они чак могу да одреде одређене локације на којима су пронашли неки јединствени минерал или формације стена, тако да се други лако могу вратити по више. учења“.

Ово је од виталног значаја за астронауте даноноћно, јер су њихови летови ограничени залихама кисеоника у њиховим оделима. Занети је рекао да КнаЦК-ова прецизност високе резолуције — ред величине већа од традиционалних мапа лунарног терена и модела надморске висине — чини виталним ресурсом за извођење научних операција и мисија унутар 238.900 миља од контроле мисије.

Уређај ће бити подвргнут још једном великом тестирању на терену крајем априла у НАСА-ином Институту за истраживање виртуелног соларног система (ССЕРВИ) у Килбурн Холу у Новом Мексику. Тим је претходно проверавао КНаЦК систем у том древном вулканском кратеру – процењеном на 25.000-80.000 година – у новембру 2021. Такође су га недавно користили да изврше 3-Д реконструкцију дина са баријером дугих 6 миља у свемирском центру Кенеди За НАСА-у на Флориди, која штити примарне лансирне рампе за ракете. Инжењери Кенедија и Маршала ће наставити да користе КнаЦК за процену утицаја олуја на ерозију дина, обезбеђујући безбедност будућих мисија док побољшавају систем.

Затим ће КнаЦК тим радити на минијатуризацији уређаја – прототип ранца тежак је око 40 фунти – и јачању осетљиве електронике против супротних ефеката микрогравитације и сунчевог зрачења.

„Користећи најновија достигнућа у технологији лидара компаније Аева, следећа генерација наше јединице ојачане у свемиру коју покреће Торцх Тецхнологиес биће величине лименке соде и може омогућити операције на површини Месеца као никада раније“, рекао је Занети. Он замишља да се постави на кочију или на бок астронаутског шлема — што би требало да остави довољно места у вишенаменским руксацима за будуће лунарне планинаре.