211service.com
Kā droši nolaisties atpakaļ uz Mēness
Inženieri pie Čārlza Stārka Drapera laboratorija Kembridžā, MA izstrādā vadības, navigācijas un kontroles sistēmu Mēness nolaišanās gadījumiem, kas ietver iebūvētu apdraudējumu noteikšanas sistēmu, kas spēj pamanīt krāterus, nogāzes un akmeņus, kas varētu būt bīstami nosēšanās kuģiem. Pirms 40 gadiem notikušajās Apollo misijās astronauti vadīja nolaižamo ierīci drošā vietā, skatoties pa logu; pašam nolaižamajam nebija acu, saka Eldons Hols, pensionēts Drapera inženieris un viens no oriģinālajiem Apollo navigācijas datora elektronikas dizaineriem.
Atpakaļ uz Mēness: Altair ir NASA nākamās paaudzes Mēness nolaišanās ierīce, kas ir lielāka par Apollo, bet ar līdzīgām dizaina iezīmēm. Tajā būs četri astronauti.
Tas nozīmēja, ka bija dažas ciešas sarunas ar Apollo, saka Tajs Breidijs, Draperas Mēness nosēšanās tehniskais direktors, kurš pagājušajā nedēļā demonstrēja savas komandas automatizētās nosēšanās un riska novēršanas tehnoloģiju. Apollo 11 . Viņi bija patiešām tuvu, saka Breidijs, un vienu līdz divus metrus gari krāteri ir nāvējoši. Jūs tos neredzat līdz pēdējam brīdim. Apollo 11 astronautam Nīlam Ārmstrongam bija jāpavada garām akmeņu laukam, kas iepriekš nebija redzams nevienā izlūkošanas fotoattēlā, un Apollo 14 piezemējās nedrošā slīpumā ar vienu kāju paliktni apmēram metra attālumā no krātera.
Jaunā navigācijas un vadības sistēma tiek izstrādāta NASA Altair Mēness nolaišanās lidmašīna , kam ir paredzēts nolaisties uz Mēness līdz 2020. gadam kā daļa no Zvaigznāju programma . Projektu vada NASA Džonsona kosmosa centrs, papildus Draper Laboratory atbalstam arī citas NASA pētniecības iestādes. The Reaktīvo dzinēju laboratorija nesen pabeidza sensoru un kartēšanas algoritmu lauka pārbaudi, un tā plāno sākt pilnus sistēmu testus 2010. gada maijā.
Breidijs saka, ka mūsdienu labākā attēla izšķirtspēja, piemēram, kameras uz orbītas, kas tagad riņķo un fotografē Mēnesi, nevar atrisināt mazākus caurumus vai laukakmeņus plānotajās nosēšanās vietās pat gludās, labi apgaismotās vietās, kas nav mērķis NASA nākotnes nosēšanās. Altair mērķis ir spējīgi nolaisties jebkurā vietā uz Mēness virsmas, un Mēness reljefs būs atšķirīgs. Lai to izdarītu, Breidijs saka, ka jums ir nepieciešama bīstamības noteikšana reāllaikā, lai pielāgotos.
Drapera sistēma izmantos LIDAR lāzertehnoloģiju, lai skenētu apgabalu, lai atrastu tādus apdraudējumus kā krāteri vai akmeņi, pirms nolaišanās iekārta pieskaras Mēness virsmai. Neapstrādāti dati no LIDAR tiek apstrādāti un apkopoti mēness virsmas trīsdimensiju kartē, izmantojot algoritmus, ko izstrādājusi Jet Propulsion Laboratory. Viena no LIDAR izmantošanas priekšrocībām ir tā, ka tas ir vienīgais sensora veids, kas mēra 3D formu uz zemes esošajiem objektiem ar augstu izšķirtspēju un no liela augstuma, saka Endrjū Džonsons, apdraudējuma noteikšanas sistēmas JPL vadītājs. Tas ļauj sistēmai izveidot potenciālo nosēšanās vietu reljefa un augstuma karti kosmosa kuģī, taču no pietiekami augsta līmeņa, lai būtu laiks reaģēt uz šķēršļiem vai krāteriem nosēšanās vietā.
Piezemēšanās šķipsnā: Draper Laboratory simulētā vadības, navigācijas un kontroles sistēma šajā reprezentatīvajā displejā piešķir prioritāti nolaišanās vietām (1., 2., 3., 4. apgabalam). Astronauti var norādīt pirmās izvēles vietu vai noklusējuma vietu ar 1. vietu. Tādi apdraudējumi kā laukakmeņi un krāteri ir iezīmēti sarkanā krāsā, lai reāllaikā pieņemtu lēmumus par drošām nosēšanās vietām.
Kad karte ir izveidota, sistēma nosaka drošas vietas, pamatojoties uz tādiem faktoriem kā virsmas slīpuma leņķis, attālums un degvielas izmaksas, lai nokļūtu vietā, nolaišanās pedāļu novietojums un apkalpes rezerve drošam attālumam no apdraudējumiem. Pamatojoties uz šo informāciju, navigācijas sistēma astronautiem piedāvā trīs līdz četru drošu nosēšanās vietu prioritāro sarakstu. Pēc tam astronauti var norādīt jebkuru vietu kā pirmo izvēli, vai arī, ja viņi ir rīcībnespējīgi, sistēma automātiski virzīs nolaižamo ierīci uz pirmo vietu savā sarakstā.
Iespēja nolaisties autonomi ļaus gan apkalpes, gan robotu misijām droši nolaisties, saka Breidijs (kamēr Apollo Mēness modulim bija automātisks nosēšanās režīms, tas nekad netika izmantots). Papildus NASA Altair, sistēmu varētu integrēt transportlīdzekļos, kas nolaižas uz Zemei tuviem asteroīdiem, Marsu un citām planētām, vai izmantot kopā ar citiem Mēness transportlīdzekļiem, ko būvējuši privātas grupas.
Vēl viena LIDAR izmantošanas priekšrocība, saka Džonsons, ir tā, ka tā darbojas jebkuros apgaismojuma apstākļos. Lai tiktu galā ar gaismu pie Mēness ekvatora — kur diena ir līdzvērtīga 14 Zemes dienām un nakts ilgst 14 Zemes naktis —, Apollo misijām bija jābūt precīzi noteiktam laikam, tikai ar vienu palaišanas iespēju mēnesī, lai NASA varētu kontrolēt kuģa ekspozīciju. uz gaismu un siltumu. Taču, tā kā apgaismojuma apstākļi Mēness polos ir daudzveidīgāki un ekstrēmāki, kalnu ēnās un dziļos krāteros ir gaiši un tumši plankumi, astronautiem būs grūti redzēt, lai orientētos. LIDAR ļauj kuģim nolaisties naktī vai ēnainos reģionos, jo gaismu nodrošina LIDAR sensors, nevis saule, saka Džonsons. Viņš saka, ka ar reāllaika bīstamības noteikšanu Apollo palaišanas un nosēšanās ierobežojumi neattieksies uz turpmākajām misijām.
Breidijs saka, ka nosēšanās sistēmas izaicinājums ir panākt, lai viss notiktu aptuveni 120 sekunžu laikā, tostarp bīstamības noteikšanas skenēšana, lai iegūtu datus, cilvēku mijiedarbība vietas apstiprināšanai un pēc tam manevri, lai izvairītos no apdraudējuma un piezemēšanās. Viņa komanda ir izstrādājusi simulatoru, lai izveidotu reālistiskas Mēness virsmas attēlu kartes, papildus izmantojot NASA datora kodu sistēmas vadības un navigācijas daļai. Līdz šim aptuveni 20 astronauti ir izņēmuši Drapera simulācijas paraugus. Viņi labi iet lēni un viegli, un viņi ir ļoti pacietīgi, saka Breidijs. Viņi veic labu darbu, paļaujoties uz sistēmu. Tas ir tāls ceļš no sākuma dienām, kad Apollo astronauti gribēja paši lidot ar visu lietu, saka Hols.
Draper komanda turpina izstrādāt augstas precizitātes LIDAR modeļus un reljefa kartes, vienlaikus sadarbojoties ar NASA apkalpes biroju, lai noteiktu labāko veidu, kā parādīt informāciju astronautiem. Viņu mērķis ir panākt, lai tehnoloģija būtu gatava līdz 2012. gadam.