211service.com
Jak bezpiecznie wylądować z powrotem na Księżycu?
Inżynierowie z Laboratorium Drapera Charlesa Starka w Cambridge w stanie Massachusetts opracowują system naprowadzania, nawigacji i kontroli lądowań na Księżycu, który obejmuje pokładowy system wykrywania zagrożeń, który jest w stanie wykryć kratery, zbocza i skały, które mogą być niebezpieczne dla lądujących jednostek. W misjach Apollo sprzed 40 lat astronauci kierowali lądownik w bezpieczne miejsce, patrząc przez okno; Sam lądownik nie miał oczu, mówi Eldon Hall, emerytowany inżynier Draper i jeden z pierwotnych projektantów elektroniki do komputera nawigacyjnego Apollo.
Powrót na księżyc: Altair to lądownik księżycowy nowej generacji NASA, większy niż lądownik Apollo, ale o podobnych cechach konstrukcyjnych. Przewiezie czterech astronautów.
Oznaczało to, że były bliskie rozmowy z Apollo, mówi Tye Brady, dyrektor techniczny ds. lądowania na Księżycu w Draper, który zademonstrował technologię automatycznego lądowania i unikania zagrożeń swojego zespołu podczas obchodów 40. rocznicy Apollo 11 . Byli naprawdę blisko, mówi Brady, a kratery o długości od jednego do dwóch metrów są zabójcze. Nie widzisz ich do ostatniej chwili. Apollo 11 astronauta Neil Armstrong musiał ominąć pole skał, które nie pojawiły się wcześniej na żadnych zdjęciach rozpoznawczych, i Apollo 14 wylądował na niepewnym pochyleniu, z jednym podnóżkiem spoczywającym około metra od krateru.
Opracowywany jest nowy system nawigacji i naprowadzania dla NASA Altair lądownik księżycowy , który ma wylądować na Księżycu do 2020 roku w ramach Program konstelacji . Projektem kieruje Centrum Kosmiczne im. Johnsona NASA, przy wsparciu innych ośrodków badawczych NASA oprócz Draper Laboratory. ten Laboratorium Napędów Odrzutowych niedawno zakończyły testy terenowe czujników i algorytmów mapowania i planuje rozpocząć pełne testy systemów w maju 2010 roku.
Brady mówi, że najlepsza obecnie rozdzielczość obrazu, taka jak kamery na orbiterze, krążące teraz i fotografujące Księżyc, nie może rozróżniać mniejszych dziur lub głazów w projektowanych miejscach lądowania, nawet w gładkich, dobrze oświetlonych obszarach – które nie są celem dla Przyszłe lądowania NASA. Altair ma na celu sprawne lądowanie w dowolnym miejscu na powierzchni księżyca, a teren księżyca będzie się różnić. W tym celu, mówi Brady, potrzebujesz wykrywania zagrożeń w czasie rzeczywistym, aby dostosowywać się w miarę postępów.
System Drapera będzie wykorzystywał technologię laserową LIDAR do skanowania obszaru w poszukiwaniu zagrożeń, takich jak kratery lub skały, zanim lądownik dotknie powierzchni księżyca. Surowe dane z LIDAR są przetwarzane i składane w trójwymiarową mapę powierzchni księżyca za pomocą algorytmów opracowanych przez Jet Propulsion Laboratory. Jedną z zalet korzystania z LIDAR jest to, że jest to jedyny rodzaj czujnika, który mierzy trójwymiarowy kształt tego, co znajduje się na ziemi w wysokiej rozdzielczości i z dużej wysokości, mówi Andrew Johnson, lider JPL ds. systemu wykrywania zagrożeń. Pozwala to systemowi na zbudowanie mapy terenu i wysokości potencjalnych miejsc lądowania na pokładzie statku kosmicznego, ale z wystarczająco dużej wysokości, aby był czas na reakcję na przeszkody lub kratery w miejscu lądowania.
Lądowanie w szczyptę: Symulowany system prowadzenia, nawigacji i kontroli Draper Laboratory nadaje priorytety miejscom lądowania (obszary 1, 2, 3, 4) na tym reprezentatywnym ekranie. Astronauci mogą wyznaczyć miejsce pierwszego wyboru lub domyślnie wybrać miejsce numer 1. Zagrożenia, takie jak głazy i kratery, są podświetlane na czerwono, aby podejmować w czasie rzeczywistym decyzje dotyczące bezpiecznych miejsc lądowania.
Po zbudowaniu mapy system wyznacza bezpieczne miejsca na podstawie takich czynników, jak kąt nachylenia powierzchni, odległość i koszt paliwa, aby dotrzeć do miejsca, położenie podnóżków lądownika oraz margines załogi na bezpieczną odległość od zagrożeń. Na podstawie tych informacji system nawigacyjny przedstawia astronautom listę trzech do czterech bezpiecznych miejsc lądowania według priorytetów. Astronauci mogą następnie wyznaczyć dowolne z miejsc jako pierwszego wyboru lub jeśli są ubezwłasnowolnieni, system automatycznie nawiguje lądownik do pierwszego miejsca na liście.
Zdolność do autonomicznego lądowania pozwoli zarówno misjom załogowym, jak i zrobotyzowanym bezpiecznie lądować, mówi Brady (podczas gdy moduł księżycowy Apollo miał tryb automatycznego lądowania, nigdy nie był używany). Oprócz NASA Ołtarz, system może być zintegrowany z pojazdami lądującymi na asteroidach znajdujących się w pobliżu Ziemi, Marsie i innych planetach lub używany z innymi pojazdami księżycowymi zbudowanymi przez prywatne grupy.
Kolejną zaletą korzystania z LIDAR, mówi Johnson, jest to, że działa w każdych warunkach oświetleniowych. Aby poradzić sobie ze światłem na równiku Księżyca – gdzie dzień odpowiada 14 ziemskim dniom, a noc trwa 14 ziemskich nocy – misje Apollo musiały być dokładnie zaplanowane w czasie, z tylko jedną możliwością wystrzelenia na miesiąc, aby NASA mogła kontrolować ekspozycję statku na światło i ciepło. Ale ponieważ warunki oświetleniowe są bardziej zróżnicowane i ekstremalne na biegunach Księżyca, z plamami światła i ciemności z cieni gór i głębokich kraterów, astronauci będą mieli trudności z nawigacją. LIDAR umożliwia statkowi lądowanie w nocy lub w zacienionych obszarach, ponieważ światło jest dostarczane przez czujnik LIDAR, a nie słońce, mówi Johnson. Mówi, że dzięki wykrywaniu zagrożeń w czasie rzeczywistym ograniczenia Apollo podczas startu i lądowania nie będą miały zastosowania w przyszłych misjach.
Wyzwaniem dla systemu lądowania, mówi Brady, jest zrealizowanie wszystkiego w około 120 sekund, w tym skanowanie w celu wykrycia zagrożeń w celu uzyskania danych, interakcja między ludźmi w celu zatwierdzenia miejsca, a następnie manewry unikania zagrożeń i lądowanie. Jego zespół opracował symulator do tworzenia realistycznych map obrazu powierzchni księżyca, a także wykorzystania kodu komputerowego z NASA do prowadzenia i nawigacji części systemu. Jak dotąd około 20 astronautów wypróbowało symulację Drapera. Są dobrzy w powolnym i łatwym poruszaniu się i są bardzo cierpliwi, mówi Brady. Wykonują dobrą robotę polegając na systemie. To długa droga od wczesnych dni, kiedy astronauci Apollo chcieli samodzielnie latać, mówi Hall.
Zespół Draper kontynuuje opracowywanie modeli LIDAR i map terenu o wysokiej wierności, jednocześnie koordynując z biurem załogi NASA określenie najlepszego sposobu wyświetlania informacji dla astronautów. Mają na celu przygotowanie technologii do 2012 roku.