NASA’nın yeni “Ay Sırt Çantası”, ay kaşiflerine yardımcı olmak için gerçek zamanlı bir 3D arazi haritası oluşturabilir

NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde NASA gezegen bilimcisi olan Michael Zanetti, 2021’in sonlarında New Mexico’daki Potrillo volkanik sahasında Cinder konisini yükselterek NASA Navigasyon ve Haritalama Bavulunun (KNaCK) sırt çantası boyutundaki prototipini test ediyor. Ay keşif ve bilim görevlerini desteklemek için bir mobil lidar tarayıcı geliştirilme aşamasındadır. Kredi bilgileri: NASA/Michael Zanetti

Yürüyüşçülerin arazinin 3B haritasını gerçek zamanlı olarak oluşturma yeteneğine sahip olduğu, tamamen bilinmeyen bir ortamda bir dağa tırmanma seferi düşünün. NASA Araştırmacılar ve endüstri ortakları, hayal edilebilecek en uzak bölgelerden birinde kaşiflere yardımcı olacak bir uzaktan algılama harita sistemi geliştirdi: Ay’ın güney kutbunun havasız çorak arazileri.

Kinetik Navigasyon ve Haritalama Çantası (KNaCK), taşınabilir bir lidar tarayıcıdır – ışık algılama ve lazer ışığı kullanarak mesafeyi ölçen bir uzaktan algılama teknolojisi. Bir yürüyüş sırt çantası gibi giyilir ve Doppler hızı ve saniyede milyonlarca veri noktasına menzil sağlamak için frekans modülasyonlu sürekli dalga (FMCW) lidar adı verilen yenilikçi bir lidar türü kullanır. Bu ölçüm noktaları, gerçek zamanlı bir navigasyon sistemi oluşturarak, gezgine 3 boyutlu bir “nokta bulutu” veya çevredeki ortamın yüksek çözünürlüklü bir temsilini sağlar.

NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde KNaCK projesine liderlik eden gezegen bilimci Dr. Michael Zanetti’ye göre, bunu, haritacılar tarafından kullanılan lazerli uzaklık ölçerlerin veya akıllı arabaların çarpışmalardan kaçınmasına yardımcı olan son derece hassas yakınlık alarmlarının süper şarjlı bir versiyonu olarak düşünün.

Zanetti, “Aslında sensör, santimetre düzeyinde doğrulukla ultra yüksek çözünürlüklü 3D haritalar oluşturabilen ve onlara zengin bir bilimsel bağlam sunabilen, hem bilimsel navigasyon hem de haritalama için bir tarama aracıdır” dedi. “Ayrıca, ay gibi GPS kullanarak kısıtlı bir ortamda astronotların ve gezici araçların güvenliğini sağlamaya, uzak noktalara olan gerçek mesafeleri belirlemeye ve kaşiflere gerçek zamanlı olarak ne kadar yol geldiklerini ve hedeflerine ulaşmak için ne kadar yol kalmaları gerektiğini göstermeye yardımcı olacak. varış noktası.”

Artemis çağının kaşifleri, Ay’a yapılacak ilk ve Güney Kutbu’na yapılacak ilk modern misyonlara hazırlanırken bu büyük bir zorluktur. Güneş orada asla ay ufkundan 3 dereceden fazla yükselmez ve arazinin çoğunu derin gölgede bırakır. Bu, farklı ilgi noktalarına olan mesafeleri göz küresi için zorlaştırır.

Tozlu bir New Mexico çölüne inen insansız bir hava aracının bu videosu, NASA Aeva Inc.’den 4D FMCW-lidar verilerini kullanan KNaCK teknolojisinin nasıl olduğunu gösteriyor. Sol üst panelde görülen; lidar bant verileri, sağ üst; ve lidar için Doppler hız verileri. İkincisi, alçalan drone tarafından hareket ettirilen toz parçacıklarının hızını ve yönünü izler; kırmızı toz parçacıkları tarayıcıdan uzaklaşır ve mavi, ona doğru hareket edenleri gösterir. Şu anda NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen bu yetenekler, gelecekteki bilim misyonlarının diğer dünyalara fayda sağlamasının yanı sıra kaşifler tarafından gerçek zamanlı topografik haritalamaya olanak sağlayabilir. Kredi bilgileri: NASA/Michael Zanetti

2020’de NASA Early Career Initiative’in finansmanıyla başlayan KNaCK projesi, Torch Technologies Inc. ile ortak çalışıyor. Huntsville’de, sırt çantasının prototipini ve GPS olmadan doğru haritalamaya izin veren ilgili navigasyon algoritmalarını geliştirmek için. Projenin ticari satıcısı Aeva Inc. FMCW-lidar sensörleri ve desteği sağlamak ve Ay’da ve gezegenin ötesindeki diğer insan keşiflerinde kullanılmak üzere Sırt Çantası Algılama Sistemini geliştirmek için NASA ile birlikte çalışmak üzere Mountain View, California’da.

Keşif gezileri sırasında ve yürüyerek seyahat ederken KNaCK’ı kullanan kaşifler, derin vadiler, dağlar ve mağaralar dahil olmak üzere bir arazinin arazisini doğru bir şekilde haritalayabilir. Lidar ayrıca karanlıkta da çalışarak astronotları gittikleri her yere hantal aydınlatma cihazlarını taşıma ihtiyacından kurtarır.

Zanetti, “İnsanlar olarak, belirli bir bina, bir ağaç korusu gibi yer işaretlerine dayanarak kendimizi yönlendirme eğilimindeyiz” dedi. “Bu şeyler Ay’da yok. KNaCK sürekli olarak yüzeyi geçen kaşiflerin hareketlerini ve yönlerini belirlemelerini ve onları uzak zirvelere veya operasyon üslerine yönlendirmelerini sağlayacak. Hatta bazı benzersiz mineral veya mineral buldukları belirli yerleri tam olarak belirleyebilirler. kaya oluşumları, böylece diğerleri daha fazla çalışma için kolayca geri dönebilir “.

Bu, uçuşları kıyafetlerindeki oksijen kaynağı ile sınırlı olduğundan, günün her saati astronotlar için hayati önem taşır. Zanetti, KNaCK’nın yüksek çözünürlüklü hassasiyetinin – geleneksel ay arazi haritalarından ve yükseklik modellerinden daha büyük bir büyüklük sırası – onu görev kontrolünden 238.900 mil uzakta bilim operasyonları ve misyonları yürütmek için hayati bir kaynak haline getirdiğini söyledi.

Cihaz, Nisan ayı sonlarında NASA’nın Kilburn Hall, New Mexico’daki Güneş Sistemi Keşif Araştırma Sanal Enstitüsü’nde (SSERVI) bir başka büyük saha testinden geçecek. Ekip daha önce, 25.000-80.000 yaşında olduğu tahmin edilen bu antik volkanik kraterde KNaCK sistemini Kasım 2021’de test etmişti. Ayrıca yakın zamanda bunu, deniz kıyısındaki 6 millik deniz bariyeri kumullarının 3 boyutlu rekonstrüksiyonunu gerçekleştirmek için kullandılar. Birincil roket fırlatma rampalarını koruyan Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi NASA. Kennedy ve Marshall mühendisleri, fırtınaların kumul erozyonu üzerindeki etkisini değerlendirmek için KNaCK’yı kullanmaya devam edecek ve sistemi iyileştirirken gelecekteki uçuş görevlerinin güvenliğini sağlayacak.

Daha sonra, KNaCK ekibi cihazları minyatürleştirme – yaklaşık 40 pound ağırlığındaki bir sırt çantası prototipi – ve mikro yerçekimi ve güneş radyasyonunun zıt etkilerine karşı hassas elektronikleri güçlendirme üzerinde çalışacak.

Zanetti, “Aeva’nın lidar teknolojisindeki en son gelişmelerinden yararlanan, Torch Technologies tarafından desteklenen, uzayda sertleştirilmiş ünitemizin yeni nesli, bir soda kutusu boyutunda olacak ve daha önce hiç olmadığı kadar ay yüzeyi operasyonlarını mümkün kılabilecek” dedi. Bir savaş arabasına veya bir astronotun kaskının yanına monte edilmesini öngörüyor – bu, gelecekteki ay dağcıları için çok amaçlı sırt çantalarında bolca yer bırakmalıdır.