وكالة ناسا تختبر تكنولوجيا الهبوط على سطح القمر

Send

تحسبًا لوقوع العديد من عمليات الهبوط على القمر ، تختبر وكالة ناسا نظامًا هبوطًا مستقلًا للقمر في صحراء موهافي في كاليفورنيا. يطلق على النظام "نظام الملاحة النسبي للتضاريس". يتم اختباره على إطلاق وهبوط صاروخ زودياك ، الذي بنته Masten Space Systems. سيحدث الاختبار يوم الأربعاء 11 سبتمبر.

ستظهر الملاحة النسبية للتضاريس بشكل بارز في الاستكشاف المستقبلي للقمر والمريخ. يمنح المركبة الفضائية قدرات هبوط دقيقة للغاية بدون مساعدة GPS ، والتي من الواضح أنها غير متوفرة في عوالم أخرى. يحتاج الأمر إلى شيئين للقيام بفاعلية: خرائط الأقمار الصناعية للتضاريس التي تنتقل عبرها المركبة الفضائية ، وكاميرات دقيقة.

لاستخدام نظام ملاحة نسبي للتضاريس ، يجب أن تحتوي المركبة الفضائية على خرائط أقمار صناعية تفصيلية للمنطقة التي تهبط عليها. ثم تستخدم الكاميرات لتصوير الأرض تحتها. من خلال وضع صور الكاميرا على خرائطها على اللوحة ، يمكنها "معرفة" مكانها والوصول إلى نقطة الهبوط المحددة بدقة وأمان.

على الرغم من أن الصاروخ في هذا الاختبار هو من أنظمة Masten Space ، إلا أن مختبر درابر غير الربحي في كامبريدج ، ماساتشوستس ، يتم تطوير نظام الهبوط المستقل. ماثيو فريتز هو الباحث الرئيسي في درابر عن النظام. يقارن فريتز النظام المستقل الذي يطوره بكيفية هبوط رواد أبولو على القمر.

قال فريتز: "لم يكن جهاز كمبيوتر إيجل يحتوي على نظام يساعد على الرؤية للتنقل بالنسبة إلى التضاريس القمرية ، لذلك كان أرمسترونغ ينظر حرفياً من النافذة لمعرفة مكان اللمس". "الآن ، يمكن أن يصبح نظامنا" العيون "لوحدة الهبوط القمرية التالية للمساعدة في استهداف موقع الهبوط المطلوب".

وأوضح فريتز في بيان صحفي: "لدينا خرائط أقمار صناعية محملة على كمبيوتر الرحلة وكاميرا تعمل كمستشعر لدينا". "تلتقط الكاميرا الصور أثناء تحليق المركبة على طول مسار وتلك الصور متراكبة على خرائط الأقمار الصناعية المحملة مسبقًا والتي تتضمن ميزات تضاريس فريدة. بعد ذلك ، من خلال تعيين المعالم في الصور الحية ، يمكننا معرفة مكان السيارة بالنسبة للعناصر الموجودة على الخريطة ".

استكشاف الفضاء هو كل شيء عن التقدم التكنولوجي مثل الملاحة النسبية للتضاريس. السفر والتكنولوجيا في الفضاء في حلقة من ردود الفعل مع بعضها البعض.

عندما هبط رواد فضاء أبولو على القمر ، قاموا بذلك يدويًا. كانت هذه مهمات لتربية الشعر ، حيث جلب الطيارون مركباتهم إلى سطح القمر بأعينهم ، ومهارتهم اليدوية ، وأعصاب الفولاذ. كان لدى برنامج أبولو جهاز كمبيوتر توجيهي ساعد رواد الفضاء على الوصول إلى القمر والعودة إلى منازلهم ، ولكن أثناء الهبوط على سطح القمر كان الأمر متروكًا لرواد الفضاء. قال أرمسترونج نفسه إنه لا يثق في نظام التوجيه للهبوط في الحفرة التي سقطت عليها أبولو 11.

يرجع الفضل لرواد الفضاء في أبولو إلى عدم وقوع أي شيء في القمر. ولكن مع الاهتمام المتزايد بالقمر - بما في ذلك برنامج Artemis التابع لوكالة ناسا - سيكون نظام الهبوط المستقل بمثابة اختراق تكنولوجي مهم.

تعود جهود وكالة ناسا لتطوير الملاحة النسبية للتضاريس إلى بضع سنوات حتى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. إنهم يعملون مع شركاء الصناعة مثل Draper و Masten Space Systems كجزء من مشروع الهبوط الآمن والدقيق - تطوير القدرات المتكاملة (SPLICE). الهدف العام هو تطوير "مجموعة متكاملة من قدرات الهبوط وتجنب المخاطر لمهام الكواكب."

يعتبر التنقل النسبي للتضاريس مفتاح الجهد. يتضمن SPLICE أيضًا تطوير نظام ملاحة Doppler lidar و lidar للكشف عن المخاطر ، وبالطبع أجهزة وبرامج كمبيوتر قوية لتجميعها معًا.

بفضل SPLICE ، ستكون المهمات المستقبلية إلى القمر - سواء الطاقم أو غير الطاقم - أكثر أمانًا. لتحقيق المستوى المطلوب من الأمان ، تعتمد وكالة ناسا على شركاء الصناعة لاختبار جميع هذه التقنيات. على الرغم من أن اختبار الأربعاء القادم سيحتوي على صاروخ اختبار Masten ، إلا أن الاختبار سيجري في النهاية على صواريخ أكثر تقدمًا ، بما في ذلك الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام. في نهاية المطاف ، سيتم اختبار نظام الملاحة النسبي لدرابر التضاريس على صاروخ Blue Origin New Shepard.

"إذا لم تكن لدينا هذه الاختبارات الميدانية المتكاملة ، فقد تظل هناك العديد من تقنيات الهبوط الدقيقة الجديدة في المختبر أو على الورق ..."
جون م. كارسون الثالث ، الباحث الرئيسي لمشروع SPLICE.

قال جون م. كارسون الثالث ، الباحث الرئيسي لمشروع SPLICE في جونسون من وكالة ناسا: "توفر لنا هذه الأنواع من المركبات التجارية طريقة قيّمة للغاية لاختبار تقنيات التوجيه والملاحة والتحكم الجديدة وتقليل مخاطر الطيران قبل استخدامها في المهام المستقبلية". مركز الفضاء في هيوستن.

سيتم اختبار نظام الملاحة ليس فقط على مجموعة متنوعة من الصواريخ طوال مراحل تطورها ، ولكن أيضًا على بالونات الستراتوسفير. وأوضح فريتز: "من خلال الاختبار على منصات مختلفة وعلى ارتفاعات مختلفة ، يمكننا الحصول على النطاق الكامل لقدرات الخوارزمية". "يساعدنا هذا في تحديد المكان الذي سنحتاج فيه إلى الانتقال بين خرائط الأقمار الصناعية لفترات مختلفة من الرحلة."

هذا الاختبار التدريجي هو مفتاح التطور الكامل لنظام الهبوط المستقل هذا. من خلال العمل في طريقهم إلى صواريخ وأسرة اختبار أكثر تعقيدًا ومكلفة ، يتم التحكم في المخاطر.

وقال كارسون عن فوائد اختبارات الطيران التجاري: "إذا لم تكن لدينا هذه الاختبارات الميدانية المتكاملة ، فقد تظل هناك العديد من تقنيات الهبوط الدقيقة الجديدة في المختبر أو على الورق ، حيث تعتبر خطرة للغاية على الرحلة". "يمنحنا هذا الفرصة الضرورية للغاية للحصول على البيانات التي نحتاجها ، وإجراء المراجعات اللازمة ، وبناء الرؤية والثقة في كيفية أداء هذه التقنيات على متن مركبة فضائية."

إن تقنيات برنامج SPLICE تشق طريقها بالفعل إلى المهمات الفضائية. سيساعد إدراجها المخطط له في خدمات حمولة القمر التجاري التجارية القادمة هذا البرنامج على توصيل مركبات نقل وإنزال صغيرة إلى المنطقة القطبية الجنوبية من القمر. وستكون تقنيات SPLICE أيضًا جزءًا من نظام رؤية المركبة Land 2020.