_ NASA, industria îmbunătățește lidarii pentru explorare, știință

Inginerii NASA vor testa o suită de noi tehnologii laser de pe o aeronavă în această vară pentru teledetecția în știința Pământului. Denumite „lidar”, instrumentele ar putea fi folosite și pentru a îmbunătăți modelele formei Lunii și pentru a ajuta la căutarea locurilor de aterizare a lui Artemis.

Asemănător sonarului, dar folosind lumina în loc de sunet, lidarii calculează distanțele prin sincronizare. cât durează un fascicul laser pentru a reflecta pe o suprafață și a reveni la un instrument. Mai multe ping-uri de la laser pot oferi viteza relativă și chiar imaginea 3D a unei ținte. Ele îi ajută din ce în ce mai mult pe oamenii de știință și exploratorii NASA să navigheze, să cartografieze și să colecteze date științifice.

Inginerii și oamenii de știință de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland, continuă să perfecționeze lidarii în instrumente mai mici, mai ușoare și mai versatile pentru știință și explorare, cu ajutorul hardware-ului furnizat de întreprinderile mici și partenerii academici.

„Lidarele de imagistică 3D existente se luptă să ofere rezoluția de 2 inchi necesară tehnologiilor de ghidare, navigare și control pentru a asigura precizie și siguranță. aterizări esențiale pentru viitoarele misiuni de explorare robotică și umană”, a spus inginerul echipei Jeffrey Chen. „Un astfel de sistem necesită lidar de detectare a pericolelor 3D și un lidar doppler de navigație și niciun sistem existent nu poate îndeplini ambele funcții.”

Intrați CASALS, Sistemul Lidar adaptiv și spectrometrie artificial concomitent. Dezvoltat prin programul de cercetare și dezvoltare internă IRAD al lui Goddard, CASALS strălucește un laser reglabil printr-un grătar asemănător unei prisme pentru a răspândi fasciculul pe baza lungimilor de undă în schimbare. Lidarurile tradiționale impulsează un laser cu lungime de undă fixă ​​care este împărțit în mai multe fascicule de oglinzi și lentile voluminoase pentru a-l împărți în mai multe fascicule. Un instrument CASALS ar putea acoperi mai multă suprafață a unei planete la fiecare trecere decât lidarele folosite de zeci de ani pentru a măsura Pământul, Luna și Marte.

Dimensiunea, greutatea și cerințele de putere mai mici ale CASALS permit aplicații prin sateliti mici ca precum și lidar-uri portabile sau portabile pentru utilizare pe suprafața lunii, a declarat inginerul Goddard și liderul dezvoltării CASALS Guangning Yang.

Echipa CASALS a primit finanțare de la Biroul de Tehnologie pentru Știința Pământului al NASA pentru a-și testa îmbunătățirile cu avionul în 2024. aducându-și sistemul mai aproape de pregătirea pentru zborul spațial.

Pe măsură ce lidarii devin mai specializati, CASALS poate încorpora diferite lungimi de undă sau culori de lumină laser pentru aplicații precum știința Pământului, explorarea altor planete și obiecte în spațiu și navigație și întâlnire. operațiuni.

Echipa CASALS a folosit finanțare Goddard IRAD și NASA SBIR (Small Business Innovation Research Program) împreună cu partenerii comerciali Axsun Technologies și Freedom Photonics pentru a dezvolta noi lasere cu reglaj rapid în porțiunea de 1 micron a spectrul infraroșu pentru știința Pământului și explorarea planetară. Prin comparație, lidarele disponibile în mod obișnuit, utilizate pentru dezvoltarea vehiculelor cu conducere autonomă, utilizează de obicei lasere de 1,5 microni pentru calculele de rază și viteză.

Pe Pământ, lungimile de undă apropiate de 1 micron trec ușor prin atmosferă și sunt bune la diferențierea vegetației din pământ gol, a spus Ian Adams, tehnologul șef al lui Goddard pentru științele Pământului. Lungimile de undă apropiate de 0,97 și 1,45 microni oferă informații valoroase despre vaporii de apă din atmosfera Pământului, dar nu călătoresc la fel de eficient la suprafață.

Într-un proiect similar, echipa a colaborat cu Left Hand Design Corporation pentru a dezvolta o oglindă de direcție. pentru a extinde acoperirea imaginilor 3D a CASALS și pentru a îmbunătăți rezoluția. El a spus că frecvența pulsului mai mare a lidarului poate crește sensibilitatea semnalului pentru a oferi măsurători ale intervalului și vitezei la până la 60 de mile.

Misiunile legate de Artemis care doresc să aterizeze în apropierea Polului Sud al Lunii ar putea folosi, de asemenea, imaginile mai clare ale CASALS pentru a ajuta la evaluarea siguranței site-urilor potențiale de aterizare.

Modele 3D mai detaliate ale lunii au determinat efortul IRAD al savantului planetar Goddard Erwan Mazarico de a rafina capacitatea CASALS de a măsura detalii de suprafață mai mici de 3 picioare. El a spus că acest lucru va ajuta la înțelegerea structurilor subterane ale Lunii și a modificărilor în timp.

În fiecare lună, traseul Pământului pe cerul lunar se mișcă la 10 sau 20 de grade de centrul părții îndreptate spre Pământ.

„Pe baza înțelegerii noastre a structurii sale interioare, am prezis că tracțiunea de schimbare a Pământului ar putea schimba umflarea mareelor ​​sau forma lunii”, a spus Mazarico. „Măsurătorile de înaltă rezoluție ale acelei deformări ne-ar putea spune mai multe despre potențialele variații în interiorul Lunii. Răspunde ea ca un corp complet uniform în interior?”

Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a măsurat natura naturală a Pământului. satelit din 2009, modelând terenul lunii și oferind o mulțime de descoperiri cu ajutorul LOLA, altimetrul său Lidar cu orbită lunară. LOLA declanșează 28 de impulsuri laser pe secundă, împărțite în cinci fascicule care ating suprafața la o distanță de 65 până la 100 de picioare. Oamenii de știință folosesc imagini LRO pentru a estima caracteristici mai mici ale suprafeței între măsurătorile cu laser.

Laserul CASALS permite totuși echivalentul a câteva sute de mii de impulsuri pe secundă, reducând distanța dintre măsurătorile de suprafață.

„Un set de date mai dens și mai precis ne-ar permite să studiem caracteristici mult mai mici”, a spus Mazarico, inclusiv cele de la impact, activitatea vulcanică și tectonic. „Vorbim de ordine de mărime mai multe măsurători. Acest lucru ar putea fi o schimbare destul de mare în ceea ce privește tipul de date pe care le obținem de la lidar.”

(Fluierul)