NASA TEST AUTONOME MAANLANDINGSTECHNOLOGIE

Send

In afwachting van de komende maanlandingen, test NASA een autonoom maanlandingssysteem in de Mojave-woestijn in Californië. Het systeem wordt een "terreinrelevant navigatiesysteem" genoemd. Het wordt getest op de lancering en landing van een Zodiac-raket, gebouwd door Masten Space Systems. De test vindt plaats op woensdag 11 september.

De relatieve navigatie op het terrein zal een prominente rol spelen bij toekomstige verkenningen van de maan en Mars. Het geeft ruimtevaartuigen uiterst nauwkeurige landingsmogelijkheden zonder de hulp van GPS, wat uiteraard niet beschikbaar is op andere werelden. Er zijn twee dingen nodig om effectief te presteren: satellietkaarten van het terrein waarover het ruimtevaartuig reist, en nauwkeurige camera's.

Om een terreinrelevant navigatiesysteem te gebruiken, moet een ruimtevaartuig beschikken over gedetailleerde satellietkaarten van het gebied waarop het landt. Vervolgens gebruikt het camera's om de grond eronder in beeld te brengen. Door de camerabeelden over de kaarten aan boord te leggen, kan hij 'weten' waar hij is en kan hij de aangewezen landingsplaats nauwkeurig en veilig bereiken.

Hoewel de raket in deze test afkomstig is van Masten Space Systems, wordt het autonome landingssysteem ontwikkeld door het non-profit Draper Laboratory van Cambridge, Massachusetts. Draper's hoofdonderzoeker voor het systeem is Matthew Fritz. Fritz contrasteert het autonome systeem dat hij ontwikkelt met hoe de Apollo-astronauten op de maan landden.

"De computer van Eagle had geen systeem met gezichtsherkenning om ten opzichte van het maangebied te navigeren, dus Armstrong keek letterlijk uit het raam om erachter te komen waar hij moest landen", zei Fritz. "Nu zou ons systeem de 'ogen' kunnen worden voor de volgende maanlander-module om de gewenste landingslocatie te helpen targeten."

"We hebben ingebouwde satellietkaarten op de boordcomputer geladen en een camera fungeert als onze sensor", legt Fritz uit in een persbericht. “De camera legt beelden vast terwijl de lander langs een traject vliegt en die beelden worden overlay op de vooraf geladen satellietkaarten die unieke terreinkenmerken bevatten. Door vervolgens de functies in de livebeelden in kaart te brengen, weten we waar het voertuig zich bevindt ten opzichte van de functies op de kaart. "

Bij ruimteverkenning draait alles om technologische vooruitgang, zoals terrein-relatieve navigatie. Ruimtevaart en technologie zitten in een feedbacklus met elkaar.

Toen de Apollo-astronauten op de maan landden, deden ze dat handmatig. Dat waren huiveringwekkende missies, waarbij piloten hun landers met hun ogen, hun handigheid en stalen zenuwen naar het maanoppervlak brachten. Het Apollo-programma had een begeleidingscomputer die astronauten hielp de maan te bereiken en naar huis terug te keren, maar tijdens maanlandingen was het aan de astronauten. Armstrong zei zelf dat hij het geleidingssysteem niet vertrouwde om te landen in de krater waarin Apollo 11 terechtkwam.

Het is een verdienste van de Apollo-astronauten dat niemand in de maan is neergestort. Maar met toenemende belangstelling voor de maan - inclusief het Artemis-programma van NASA - zal een autonoom landingssysteem een belangrijke technologische doorbraak zijn.

De inspanningen van NASA om terrein-relatieve navigatie te ontwikkelen, dateren van een paar jaar geleden, begin 2000. Ze werken samen met industriële partners zoals Draper en Masten Space Systems als onderdeel van het Safe and Precise Landing - Integrated Capabilities Evolution (SPLICE) -project. Het algemene doel is het ontwikkelen van een "geïntegreerd pakket aan landings- en gevarenvermijdingsmogelijkheden voor planetaire missies."

Terrein relatieve navigatie is een sleutel tot de inspanning. SPLICE omvat ook de ontwikkeling van navigatie-Doppler-lidar, lidar voor gevarenherkenning en natuurlijk krachtige computerhardware en -software om het allemaal samen te brengen.

Dankzij SPLICE zullen toekomstige missies naar de maan - zowel met bemanning als zonder bemanning - veel veiliger zijn. Om het gewenste veiligheidsniveau te bereiken, vertrouwt NASA op branchepartners om al deze technologieën te testen. Terwijl de komende test van woensdag een Masten-testbedraket zal bevatten, zal de test uiteindelijk plaatsvinden op meer geavanceerde raketten, inclusief herbruikbare raketten. Uiteindelijk zal het Draper-terreinrelevante navigatiesysteem worden getest op een Blue Origin New Shepard-raket.

"Als we deze geïntegreerde veldtests niet hadden, zitten er misschien nog veel nieuwe precisielandingstechnologieën in een laboratorium of op papier ..."
John M. Carson III, hoofdonderzoeker van het SPLICE-project.

"Dit type bedrijfsvoertuigen biedt ons een zeer waardevolle manier om nieuwe geleidings-, navigatie- en controletechnologieën te testen en hun vluchtrisico te verminderen voordat ze worden gebruikt in toekomstige missies", zegt John M. Carson III, hoofdonderzoeker van het SPLICE-project bij NASA's Johnson Space Center in Houston.

Het navigatiesysteem zal tijdens de ontwikkelingsfasen niet alleen worden getest op verschillende raketten, maar ook op stratosferische ballonnen. "Door op verschillende platforms en op verschillende hoogten te testen, kunnen we het volledige scala aan mogelijkheden van het algoritme benutten", legt Fritz uit. "Dit helpt ons te identificeren waar we moeten overstappen tussen satellietkaarten voor verschillende perioden van de vlucht."

Deze geleidelijke test is de sleutel tot de hele ontwikkeling van dit autonome landingssysteem. Door zich een weg te banen naar complexere en duurdere raketten en proefbanken, wordt het risico beheerst.

"Als we deze geïntegreerde veldtests niet hadden, zitten er mogelijk nog veel nieuwe precisielandingstechnologieën in een laboratorium of op papier, die als te riskant worden beschouwd voor de vlucht", zei Carson over het voordeel van commerciële vliegtesten. "Dit geeft ons de zeer noodzakelijke mogelijkheid om de gegevens te krijgen die we nodig hebben, de nodige herzieningen door te voeren en inzicht en vertrouwen op te bouwen in hoe deze technologieën zullen presteren op een ruimtevaartuig."

Technologieën uit het SPLICE-programma maken al hun weg naar ruimtemissies. Hun geplande opname in aankomende Commercial Lunar Payload Services zal dat programma helpen kleine landers en rovers naar het zuidelijke poolgebied van de Maan te brengen. SPLICE-technologieën zullen ook deel uitmaken van het Mars 2020 lander vision-systeem.