NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde NASA gezegen bilimcisi olan Michael Zanetti, 2021’in sonlarında New Mexico’daki Potrillo volkanik alanında Cinder konisini tırmanıyor ve NASA’nın Kinematik Navigasyon ve Haritacılık Sırt Çantası (KNaCK) için sırt çantası boyutundaki prototipi test ediyor. Ay keşif ve bilim görevlerini desteklemek için şu anda geliştirilmekte olan bir mobil lidar tarayıcı. Kredi bilgileri: NASA/Michael Zanetti
Yürüyüşçülerin arazinin gerçek zamanlı 3B haritasını oluşturma becerisine sahip olduğu, tamamen keşfedilmemiş bir ortamda bir dağcılık keşif gezisini düşünün. NASA araştırmacılar ve endüstri ortakları, hayal edilebilecek en uzak bölgelerden birinde kaşiflere yardımcı olacak bir uzaktan algılama haritalama sistemi geliştirdiler: Ay’ın Güney Kutbu’nun havasız çorak arazileri.
Kinematik Navigasyon ve Haritacılık Sırt Çantası (KNaCK), mobil bir lidar tarayıcıdır – ışık algılama ve lazer ışığını kullanarak mesafeyi ölçen bir uzaktan algılama teknolojisi. Bir yürüyüş sırt çantası gibi giyilir ve saniyede milyonlarca veri noktası için Doppler hızı ve aralığı sunmak için frekans modülasyonlu sürekli dalga (FMCW) lidar adı verilen yenilikçi bir lidar türü kullanır. Bu ölçüm noktaları, gerçek zamanlı bir navigasyon sistemi oluşturarak, kaşife çevredeki ortamın 3 boyutlu bir “nokta bulutu” veya yüksek çözünürlüklü temsilini sağlar.
NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde KNaCK projesine liderlik eden gezegen bilimcisi Dr. Michael Zanetti’ye göre, bunu, haritacılar tarafından kullanılan lazer mesafe bulucuların süper şarjlı bir versiyonu veya akıllı arabaların çarpışmalardan kaçınmasına yardımcı olan inanılmaz derecede hassas yakınlık alarmları olarak düşünün.
Zanetti, “Temel olarak sensör, hem navigasyon hem de bilim haritalaması için santimetre düzeyinde hassasiyette ultra yüksek çözünürlüklü 3D haritalar oluşturabilen ve onlara zengin bir bilimsel bağlam sağlayabilen bir ölçme aracıdır” dedi. “Ayrıca, Ay gibi GPS’in reddedildiği bir ortamda astronotların ve gezici araçların güvenliğini sağlamaya yardımcı olacak, uzak yer işaretlerine olan gerçek mesafeleri belirleyecek ve kaşiflere gerçek zamanlı olarak ne kadar yol geldiklerini ve ne kadar yol kaldıklarını gösterecek. Gidecekleri yere varmak için gidin.”
Artemis dönemi kaşifleri Ay’a ilk ve Güney Kutbu’na ilk modern misyonları üstlenmeye hazırlanırken bu önemli bir zorluk. Güneş orada asla ay ufkunun 3 dereceden fazla üstüne çıkmaz ve arazinin çoğunu derin gölgede bırakır. Bu, çeşitli ilgi noktalarına olan mesafeleri göz küresi için zorlaştırır.
Tozlu New Mexico çölüne inen bir UAV drone’unun bu videosu, KNaCK teknolojisinin – NASA satıcısı Aeva Inc., Mountain View, California’dan 4D FMCW-lidar verilerinden yararlanarak – canlı, gerçek zamanlı yüksek tanımlı video görüntülemeyi nasıl birleştirdiğini gösteriyor. sol üst panelde görülen; lidar değişen veri, sağ üstte; ve lidar Doppler hız verileri. İkincisi, alçalan dron tarafından başlatılan toz parçacıklarının hızını ve yönünü izler; kırmızı, tarayıcıdan uzaklaşan parçacıkları ve mavi, ona doğru hareket edenleri gösterir. Şu anda NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilmekte olan bu tür yetenekler, kaşifler tarafından gerçek zamanlı topografik haritalamaya olanak sağlamanın yanı sıra diğer dünyalardaki gelecekteki bilim görevlerine de fayda sağlayabilir. Kredi bilgileri: NASA/Michael Zanetti
2020’de NASA’nın Erken Kariyer Girişimi tarafından finanse edilen KNaCK projesi, GPS olmadan doğru haritalamaya izin veren sırt çantası prototipini ve ilgili navigasyon algoritmalarını geliştirmek için Torch Technologies Inc. of Huntsville ile ortaklık kurdu. Projenin ticari satıcısı, Mountain View, California’dan Aeva Inc., FMCW-lidar sensörleri ve desteği sağlıyor ve Ay’da ve diğer gezegen dışı insan gezilerinde kullanım için sırt çantasının lidar algılama sistemini geliştirmek için NASA ile birlikte çalışıyor.
Gezgin gezileri sırasında ve yaya seyahat ederken KNaCK’yı kullanan kaşifler, derin vadiler, dağlar ve mağaralar dahil olmak üzere arazinin topografyasını hassas bir şekilde haritalayabildiler. Lidar, zifiri karanlıkta bile çalışarak, astronotları gittikleri her yere hantal aydınlatma teçhizatlarını taşıma ihtiyacından kurtarıyor.
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, yönlerini ve uzak zirvelere veya operasyon tabanlarına yönelimlerini belirlemelerini sağlayacaktır. Hatta bazı benzersiz mineral veya kaya oluşumları buldukları belirli yerleri işaretleyebilirler, böylece diğerleri daha fazla çalışma için kolayca geri dönebilir.”
Bu, bir saat kullanan astronotlar için hayati önem taşır, gezileri kıyafetlerindeki oksijen kaynağıyla sınırlıdır. Zanetti, KNaCK’nın ultra yüksek çözünürlüklü hassasiyetinin – geleneksel ay topografya haritalarından ve yükseklik modellerinden daha büyük bir büyüklük sırası – onu görev kontrolünden 238.900 mil uzakta bilim ve görev operasyonlarını yürütmek için hayati bir kaynak haline getirdiğini söyledi.
Donanım, Nisan ayı sonlarında NASA’nın Kilbourne Hole, New Mexico’daki Güneş Sistemi Keşif Araştırma Sanal Enstitüsü’nde (SSERVI) bir başka büyük saha testi alacak. Ekip daha önce KNaCK sistemini, 25.000-80.000 yaşında olduğu tahmin edilen bu antik volkanik kraterde Kasım 2021’de test etmişti. Ayrıca yakın zamanda, 6 mil uzunluğundaki deniz bariyeri kumullarının 3 boyutlu rekonstrüksiyonunu yapmak için kullandılar. NASA’nın Florida’daki birincil roket fırlatma rampalarını koruyan Kennedy Uzay Merkezi. Kennedy ve Marshall mühendisleri, fırtınaların kumul erozyonu üzerindeki etkisini değerlendirmek için KNaCK’yı kullanmaya devam edecek ve sistemi daha da iyileştirdikçe gelecekteki uçuş görevlerinin güvenliğini sağlayacak.
Daha sonra, KNaCK ekibi donanımı küçültmek için çalışacak – sırt çantası prototipi yaklaşık 40 pound ağırlığında – ve hassas elektroniği mikro yerçekimi ve güneş radyasyonunun cezalandırıcı etkilerine karşı sertleştirecek.
Zanetti, “Aeva’nın lidar teknolojisindeki en son gelişmelerinden yararlanan, Torch Technologies’in desteğiyle yeni nesil uzayda sertleştirilmiş ünitemiz, yaklaşık bir soda kutusu büyüklüğünde olacak ve ay yüzeyinde daha önce hiç olmadığı kadar operasyonlar gerçekleştirebilecek” dedi. Onu bir geziciye veya bir astronotun kaskının yanına monte etmeyi hayal ediyor – bu da geleceğin Ay dağcılarının çok amaçlı sırt çantalarında bolca yer bırakmalıdır.