Geautomatiseerde technologie maakt ongeëvenaarde verkenning van de ruimte mogelijk van de maan tot asteroïden en verder

Voor alle wetenschappelijke onderwerpen, die niet in een ander subforum thuis horen.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Geautomatiseerde technologie maakt ongeëvenaarde verkenning van de ruimte mogelijk van de maan tot asteroïden en verder

Bericht door univers » 22 okt 2020, 08:48

Bij de landing van Apollo 11 in 1969 keken astronauten uit het raam naar onderscheidende kenmerken die ze herkenden van kaarten van de maan en konden ze de lander sturen om een ​​rampzalige landing op een rotsachtig gebied te voorkomen. Nu, 50 jaar later, kan het proces worden geautomatiseerd. Onderscheidende kenmerken, zoals bekende kraters, rotsblokken of andere unieke oppervlakte-eigenschappen, geven inzicht in gevaren op het oppervlak om ze te helpen vermijden tijdens de landing.

Wetenschappers en ingenieurs van NASA ontwikkelen technologie voor het navigeren en landen op planetaire lichamen door afbeeldingen tijdens de afdaling te analyseren - een proces dat terrein relatieve navigatie (TRN) wordt genoemd. Deze optische navigatietechnologie is opgenomen in NASA's nieuwste Mars-rover, Perseverance, die TRN zal testen wanneer hij in 2021 op de Rode Planeet landt en de weg vrijmaakt voor toekomstige bemande missies naar de maan en verder. TRN wordt ook gebruikt tijdens NASA's aankomende Origins, Spectral Interpretation, Resources Identification, Security, Regolith Explorer (OSIRIS-REx) missie Touch-and-Go (TAG) -evenement om monsters van de asteroïde Bennu te verzamelen om de kenmerken en beweging van asteroïden.

Sinds het bereiken van Bennu in 2018 heeft het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig het oppervlak, inclusief de topografie en lichtomstandigheden, in kaart gebracht en bestudeerd ter voorbereiding op TAG. Nachtegaalkrater werd gekozen uit vier kandidaat-locaties op basis van de grote hoeveelheid bemonsterbaar materiaal en de toegankelijkheid voor het ruimtevaartuig.


Op 20 oktober zal het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig naar het oppervlak van asteroïde Bennu navigeren voor zijn eerste poging tot monsterverzameling.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center / Scientific Visualization Studio

ngenieurs gebruiken routinematig op de grond gebaseerde optische navigatiemethoden om te navigeren met het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig in de buurt van Bennu, waar nieuwe beelden die door het ruimtevaartuig zijn gemaakt, worden vergeleken met driedimensionale topografische kaarten. Tijdens TAG zal OSIRIS-REx een vergelijkbaar optisch navigatieproces aan boord in realtime uitvoeren, met behulp van een TRN-systeem genaamd Natural Feature Tracking. Tijdens de afdaling van de TAG worden beelden gemaakt van de bemonsteringslocatie, vergeleken met topografische kaarten aan boord, en het traject van het ruimtevaartuig zal worden aangepast om de landingsplaats te bereiken. Optische navigatie zou in de toekomst ook kunnen worden gebruikt om de risico's te minimaliseren die gepaard gaan met landen in andere onbekende omgevingen in ons zonnestelsel.

NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) heeft sinds 2009 beelden uit de ruimte verzameld. LRO-projectwetenschapper Noah Petro zei dat een uitdaging bij de voorbereiding op landingsmissies het gebrek is aan camerabeelden met een hoge resolutie en een nauwe hoek bij elke lichtomstandigheid voor een specifieke landingsplaats. . Deze afbeeldingen zouden nuttig zijn voor geautomatiseerde landingssystemen, die de verlichtingsgegevens nodig hebben voor een specifiek tijdstip van de maandag. De NASA is echter in staat geweest om topografische gegevens met een hoge resolutie te verzamelen met behulp van de Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) van LRO.

"Met LOLA-gegevens en andere topografische gegevens kunnen we de vorm van de maan aannemen en er een licht op laten schijnen voor elk moment in de toekomst of in het verleden, en daarmee kunnen we voorspellen hoe het oppervlak eruit zal zien," zei Petro.

Met behulp van LOLA-gegevens worden de hoeken van de zon over een driedimensionale hoogtekaart heen gelegd om schaduwen van oppervlaktekenmerken op specifieke datums en tijden te modelleren. NASA-wetenschappers kennen de positie en oriëntatie van de maan en LRO in de ruimte, nadat ze miljarden maanlasermetingen hebben uitgevoerd. Na verloop van tijd worden deze metingen verzameld in een rasterkaart van het maanoppervlak. Afbeeldingen die tijdens de landing zijn gemaakt, worden vergeleken met deze hoofdkaart, zodat landers die kunnen worden gebruikt als onderdeel van het Artemis-programma een ander hulpmiddel hebben om veilig door het maanterrein te navigeren.

Het maanoppervlak is als een vingerafdruk, zei Petro, waar geen twee landschappen identiek zijn. Topografie kan worden gebruikt om de exacte locatie van een ruimtevaartuig boven de maan te bepalen, door afbeeldingen te vergelijken zoals een forensisch wetenschapper vingerafdrukken van plaats delict vergelijkt om een ​​bekende persoon te matchen met een onbekende persoon - of om een ​​locatie te matchen met waar het ruimtevaartuig in zijn vlucht is.

Na de landing kan TRN op de grond worden gebruikt om astronauten te helpen bij het navigeren met bemande rovers. Als onderdeel van het duurzaamheidsconcept van NASA overweegt het bureau het gebruik van een bewoonbaar mobiliteitsplatform zoals een camper en een maanterreinvoertuig (LTV) om de bemanning te helpen bij het reizen op het maanoppervlak.

Astronauten kunnen doorgaans korte afstanden van enkele kilometers afleggen in een rover zonder drukcabine zoals de LTV, zolang ze oriëntatiepunten hebben om hen te leiden. Het afleggen van grotere afstanden is echter veel uitdagender, om nog maar te zwijgen van de zon op de zuidpool van de maan, die altijd laag aan de horizon staat, wat de zichtbaarheidsproblemen vergroot. Over de Zuidpool rijden zou hetzelfde zijn als 's morgens vroeg in een rechte lijn naar het oosten rijden - het licht kan verblindend zijn en oriëntatiepunten kunnen vervormd lijken. Met TRN zijn astronauten wellicht beter in staat om ondanks de lichtomstandigheden op de Zuidpool te navigeren, omdat de computer gevaren beter kan detecteren.

Snelheid is het belangrijkste verschil tussen het gebruik van TRN om een ​​ruimtevaartuig te laten landen en het gebruiken om een ​​bemande rover te besturen. Om te landen, moeten afbeeldingen sneller worden vastgelegd en verwerkt, met intervallen van slechts één seconde tussen de afbeeldingen. Om de kloof tussen afbeeldingen te overbruggen, houden processors aan boord het ruimtevaartuig op het goede spoor om veilig te landen.

"Als je langzamer beweegt - zoals met rovers of OSIRIS-REx die rond de asteroïde draaien - heb je meer tijd om de beelden te verwerken", zegt Carolina Restrepo, een ruimtevaartingenieur bij NASA Goddard in Maryland en werkt aan het verbeteren van de huidige dataproducten voor de maan. oppervlakte. “Als je heel snel beweegt - afdalen en landen - is daar geen tijd voor. Je moet foto's maken en ze zo snel mogelijk verwerken aan boord van het ruimtevaartuig, en het moet allemaal autonoom zijn. "

Geautomatiseerde TRN-oplossingen kunnen voldoen aan de behoeften van menselijke en robotachtige ontdekkingsreizigers die door unieke locaties in ons zonnestelsel navigeren, zoals de optische navigatie-uitdagingen waarmee OSIRIS-REx voor TAG op het rotsachtige oppervlak van Bennu wordt geconfronteerd. Vanwege missies zoals LRO kunnen Artemis-astronauten TRN-algoritmen en maantopografische gegevens gebruiken om afbeeldingen van het oppervlak aan te vullen om te landen en veilig de zuidpool van de maan te verkennen.

"Wat we proberen te doen, is anticiperen op de behoeften van toekomstige terreingerelateerde navigatiesystemen door bestaande gegevenstypen te combineren om ervoor te zorgen dat we kaarten met de hoogste resolutie kunnen bouwen voor belangrijke locaties langs toekomstige trajecten en landingsplaatsen", aldus Restrepo. "Met andere woorden, we hebben kaarten met een hoge resolutie nodig, zowel voor wetenschappelijke doeleinden als voor navigatie."

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... and-beyond
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie