En previsión de muchos aterrizajes lunares por venir, la NASA está probando un sistema autónomo de aterrizaje lunar en el desierto de Mojave en California. El sistema se denomina "sistema de navegación relativa del terreno". Se está probando en el lanzamiento y aterrizaje de un cohete Zodiac, construido por Masten Space Systems. La prueba se realizará el miércoles 11 de septiembre.
La navegación relativa del terreno ocupará un lugar destacado en la exploración futura de la Luna y Marte. Le da a la nave espacial capacidades de aterrizaje extremadamente precisas sin la ayuda del GPS, que obviamente no está disponible en otros mundos. Necesita dos cosas para funcionar de manera efectiva: mapas satelitales del terreno sobre el que viaja la nave espacial y cámaras precisas.
Para usar un sistema de navegación relativo al terreno, una nave espacial debe tener mapas satelitales detallados del área en la que está aterrizando. Luego usa cámaras para obtener imágenes del suelo debajo de él. Al colocar las imágenes de la cámara sobre sus mapas a bordo, puede "saber" dónde está y llegar a su punto de aterrizaje designado de forma precisa y segura.
Aunque el cohete en esta prueba es de Masten Space Systems, el sistema de aterrizaje autónomo está siendo desarrollado por el Draper Laboratory sin fines de lucro de Cambridge, Massachusetts. El investigador principal de Draper para el sistema es Matthew Fritz. Fritz contrasta el sistema autónomo que está desarrollando con la forma en que los astronautas del Apolo aterrizaron en la Luna.
"La computadora de Eagle no tenía un sistema asistido por visión para navegar en relación con el terreno lunar, por lo que Armstrong estaba literalmente mirando por la ventana para averiguar dónde aterrizar", dijo Fritz. "Ahora, nuestro sistema podría convertirse en los" ojos "para el próximo módulo de aterrizaje lunar para ayudar a apuntar a la ubicación de aterrizaje deseada".
"Tenemos mapas satelitales a bordo cargados en la computadora de vuelo y una cámara actúa como nuestro sensor", explicó Fritz en un comunicado de prensa. “La cámara captura imágenes a medida que el módulo de aterrizaje vuela a lo largo de una trayectoria y esas imágenes se superponen en los mapas satelitales precargados que incluyen características únicas del terreno. Luego, al mapear las características en las imágenes en vivo, podemos saber dónde está el vehículo en relación con las características en el mapa ".
La exploración espacial se trata de avances tecnológicos como la navegación relativa del terreno. Los viajes espaciales y la tecnología están en un circuito de retroalimentación entre sí.
Cuando los astronautas del Apolo aterrizaron en la Luna, lo hicieron manualmente. Esas fueron misiones espeluznantes, donde los pilotos llevaron sus vehículos de aterrizaje a la superficie lunar con sus ojos, su destreza manual y nervios de acero. El programa Apollo tenía una computadora de guía que ayudaba a los astronautas a llegar a la Luna y regresar a casa, pero durante los aterrizajes lunares dependía de los astronautas. Armstrong mismo dijo que no confiaba en el sistema de guía para aterrizar en el cráter en el que aterrizó el Apolo 11.
Es un crédito para los astronautas del Apolo que ninguno se estrelló contra la Luna. Pero con el creciente interés en la Luna, incluido el Programa Artemis de la NASA, un sistema de aterrizaje autónomo será un avance tecnológico importante.
El esfuerzo de la NASA para desarrollar la navegación relativa del terreno se remonta a unos pocos años, a principios de la década de 2000. Están trabajando con socios de la industria como Draper y Masten Space Systems como parte del proyecto Safe and Precise Landing - Integrated Capabilities Evolution (SPLICE). El objetivo general es desarrollar un "conjunto integrado de capacidades de aterrizaje y evasión de riesgos para misiones planetarias".
La navegación relativa del terreno es clave para el esfuerzo. SPLICE también incluye el desarrollo de Lidar Doppler de navegación, LIDAR de detección de peligros y, por supuesto, un potente hardware y software para unir todo.
Gracias a SPLICE, las futuras misiones a la Luna, tanto con tripulación como sin tripulación, serán mucho más seguras. Para lograr el nivel deseado de seguridad, la NASA confía en socios de la industria para probar todas estas tecnologías. Si bien la próxima prueba del miércoles contará con un cohete de banco de pruebas Masten, eventualmente la prueba se realizará en cohetes más avanzados, incluidos los cohetes reutilizables. Finalmente, el sistema de navegación relativo del terreno Draper se probará en un cohete Blue Origin New Shepard.
"Si no tuviéramos estas pruebas de campo integradas, muchas nuevas tecnologías de aterrizaje de precisión podrían estar todavía en un laboratorio o en papel ..."
John M. Carson III, investigador principal del proyecto SPLICE.
"Este tipo de vehículos comerciales nos proporcionan una forma muy valiosa de probar nuevas tecnologías de orientación, navegación y control y reducir su riesgo de vuelo antes de ser utilizados en futuras misiones", dijo John M. Carson III, investigador principal del proyecto SPLICE en Johnson de la NASA. Centro Espacial en Houston.
El sistema de navegación se probará no solo en una variedad de cohetes a lo largo de las etapas de su desarrollo, sino también en globos estratosféricos. "Al realizar pruebas en diferentes plataformas y a diferentes altitudes, podemos obtener el rango completo de las capacidades del algoritmo", explicó Fritz. "Esto nos ayuda a identificar dónde tendremos que hacer la transición entre mapas satelitales para diferentes períodos del vuelo".
Esta prueba gradual es clave para todo el desarrollo de este sistema de aterrizaje autónomo. Al abrirse camino hacia cohetes y bancos de pruebas más complejos y costosos, el riesgo está controlado.
"Si no tuviéramos estas pruebas de campo integradas, muchas nuevas tecnologías de aterrizaje de precisión podrían estar todavía en un laboratorio o en papel, considerándose demasiado riesgoso para el vuelo", dijo Carson sobre el beneficio de las pruebas de vuelo comerciales. "Esto nos brinda la oportunidad muy necesaria para obtener los datos que necesitamos, hacer las revisiones necesarias y generar una visión y confianza sobre cómo estas tecnologías funcionarán en una nave espacial".
Las tecnologías del programa SPLICE ya están llegando a las misiones espaciales. Su inclusión planificada en los próximos Servicios Comerciales de Carga Lunar ayudará a que el programa entregue pequeños aterrizadores y rovers a la región polar sur de la Luna. Las tecnologías SPLICE también serán parte del sistema de visión de aterrizaje Mars 2020.
Más:
- Comunicado de prensa: Un salto gigante para la navegación del aterrizaje lunar
- Masten Space Systems
- Draper Laboratorio
- CBS News: El aterrizaje en la luna a los 50: Neil Armstrong en sus propias palabras
