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

Yürüyüşçülerin arazinin 3 boyutlu 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 Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde KNaCK projesine liderlik eden gezegen bilimci Dr. Michael Zanetti’ye göre, bunu, haritacıların kullandığı 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 yer işaretlerine gerçek mesafeleri belirlemeye ve kaşiflere gerçek zamanlı olarak ne kadar yol geldiklerini ve ne kadar ileri gitmeleri gerektiğini göstermeye yardımcı olacak. gidecekleri yere varmak.”

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

Tozlu bir New Mexico çölüne inen bir UAV’nin 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 Erken Kariyer Girişimi’nin finansmanıyla başlayan KNaCK projesi, Torch Technologies Inc. ile ortaktır. 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, karanlıkta bile çalışır ve astronotları gittikleri her yere hantal aydınlatma cihazlarını taşımak zorunda kalmaktan 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 benzersiz bir mineral buldukları belirli yerleri bile belirleyebilirler. veya 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 238.900 mil görev kontrolü içinde bilim operasyonlarını ve misyonlarını yürütmek için hayati bir kaynak haline getirdiğini söyledi.

Cihaz, Nisan ayı sonlarında NASA’nın Kilburn Hall, New Mexico’daki Sanal Güneş Sistemi Araştırma Araştırma Enstitüsü’nde (SSERVI) bir başka büyük saha testinden geçecek. Ekip daha önce, 25.000-80.000 yaşında olduğu tahmin edilen bu antik volkanik kraterdeki KNaCK sistemini Kasım 2021’de test etmişti. Ayrıca yakın zamanda, 6 mil uzunluğundaki bariyer kumullarının 3 boyutlu bir rekonstrüksiyonunu gerçekleştirmek için kullandılar. Birincil roket fırlatma rampalarını koruyan Florida’daki NASA için Kennedy Uzay Merkezi’nde. 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.