La tecnología espacial

La tecnología automatizada permite una exploración espacial incomparable desde la Luna hasta los asteroides y más allá

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Al aterrizar el Apolo 11 en 1969, los astronautas miraron por la ventana para distinguir características que reconocieron de los mapas de la Luna y pudieron dirigir el módulo de aterrizaje para evitar un aterrizaje desastroso en la cima de un área rocosa. Ahora, 50 años después, el proceso se puede automatizar. Las características distintivas, como cráteres conocidos, rocas u otras características únicas de la superficie, brindan información sobre los peligros de la superficie para ayudar a evitarlos durante el aterrizaje.

 

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Los científicos e ingenieros de la NASA están madurando la tecnología para navegar y aterrizar en cuerpos planetarios mediante el análisis de imágenes durante el descenso, un proceso llamado navegación relativa al terreno (TRN). Esta tecnología de navegación óptica está incluida en el nuevo rover de Marte de la NASA, Perseverance, que probará TRN cuando aterrice en el Planeta Rojo en 2021, allanando el camino para futuras misiones tripuladas a la Luna y más allá. TRN también se está utilizando durante el próximo evento Touch-and-Go (TAG) de la misión Orígenes, interpretación espectral, identificación de recursos, seguridad, explorador de regolitos (OSIRIS-REx) de la NASA para recolectar muestras del asteroide Bennu con el fin de comprender mejor las características y movimiento de asteroides.

 

Desde que llegó a Bennu en 2018, la nave espacial OSIRIS-REx ha mapeado y estudiado su superficie, incluida su topografía y las condiciones de iluminación, en preparación para TAG. El cráter Nightingale se eligió entre cuatro sitios candidatos en función de su gran cantidad de material muestreable y la accesibilidad para la nave espacial.

El 20 de octubre, la nave espacial OSIRIS-REx navegará hacia la superficie del asteroide Bennu para su primer intento de recolección de muestras.
Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA / Estudio de visualización científica

Los ingenieros utilizan habitualmente métodos de navegación óptica terrestres para navegar la nave espacial OSIRIS-REx cerca de Bennu, donde las nuevas imágenes tomadas por la nave espacial se comparan con mapas topográficos tridimensionales. Durante TAG, OSIRIS-REx realizará un proceso de navegación óptica similar a bordo en tiempo real, utilizando un sistema TRN llamado Seguimiento de características naturales. Se tomarán imágenes del sitio de muestra durante el descenso del TAG, en comparación con los mapas topográficos a bordo, y la trayectoria de la nave espacial se reajustará para apuntar al sitio de aterrizaje. La navegación óptica también podría usarse en el futuro para minimizar los riesgos asociados con el aterrizaje en otros entornos desconocidos en nuestro sistema solar.

 

El Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA ha adquirido imágenes de la órbita desde 2009. El científico del proyecto LRO, Noah Petro, dijo que un desafío para prepararse para las misiones aterrizadas es la falta de imágenes de cámara de ángulo estrecho de alta resolución en todas las condiciones de iluminación para cualquier sitio de aterrizaje específico . Estas imágenes serían útiles para los sistemas de aterrizaje automatizados, que necesitan los datos de iluminación para un momento específico del día lunar. Sin embargo, la NASA ha podido recopilar datos topográficos de alta resolución utilizando el altímetro láser Lunar Orbiter (LOLA) de LRO.

 

“Los datos de LOLA y otros datos topográficos nos permiten tomar la forma de la Luna y alumbrarla en cualquier momento en el futuro o en el pasado, y con eso podemos predecir cómo se verá la superficie”, dijo Petro.

 

Con los datos de LOLA, los ángulos del sol se superponen en un mapa de elevación tridimensional para modelar las sombras de las características de la superficie en fechas y horas específicas. Los científicos de la NASA conocen la posición y orientación de la Luna y LRO en el espacio, habiendo tomado miles de millones de mediciones láser lunares. Con el tiempo, estas medidas se compilan en un mapa de cuadrícula de la superficie lunar. Las imágenes tomadas durante el aterrizaje se comparan con este mapa maestro para que los módulos de aterrizaje que puedan usarse como parte del programa Artemis tengan otra herramienta para navegar de manera segura por el terreno lunar.

 

La superficie lunar es como una huella digital, dijo Petro, donde no hay dos paisajes idénticos. La topografía se puede utilizar para determinar la ubicación exacta de una nave espacial sobre la Luna, comparando imágenes como un científico forense compara las huellas dactilares de la escena del crimen para hacer coincidir una persona conocida con una persona desconocida, o para hacer coincidir una ubicación con la de la nave espacial en su vuelo.

 

Después del aterrizaje, TRN se puede utilizar en tierra para ayudar a los astronautas a navegar con vehículos tripulados. Como parte del concepto de sostenibilidad de la superficie lunar de la NASA , la agencia está considerando el uso de una plataforma de movilidad habitable como un RV, así como un vehículo de terreno lunar (LTV) para ayudar a la tripulación a viajar en la superficie lunar.

 

Los astronautas normalmente pueden viajar distancias cortas de unas pocas millas en un vehículo de superficie sin presión como el LTV, siempre que tengan puntos de referencia para guiarlos. Sin embargo, viajar distancias mayores es mucho más desafiante, sin mencionar que el Sol en el Polo Sur lunar siempre está bajo en el horizonte, lo que aumenta los desafíos de visibilidad. Conducir a través del Polo Sur sería como conducir un automóvil en línea recta hacia el este a primera hora de la mañana: la luz puede ser cegadora y los puntos de referencia pueden aparecer distorsionados. Con TRN, los astronautas pueden navegar mejor por el Polo Sur a pesar de las condiciones de iluminación, ya que la computadora puede detectar mejor los peligros.

 

La velocidad es la diferencia clave entre usar TRN para aterrizar una nave espacial y usarlo para navegar en un rover tripulado. El aterrizaje requiere capturar y procesar imágenes más rápido, con intervalos de tan solo un segundo entre imágenes. Para cerrar la brecha entre las imágenes, los procesadores a bordo mantienen la nave espacial en camino para aterrizar de manera segura.

 

«Cuando te mueves más lento, como con rovers o OSIRIS-REx orbitando alrededor del asteroide, tienes más tiempo para procesar las imágenes», dijo Carolina Restrepo, ingeniera aeroespacial de NASA Goddard en Maryland que trabaja para mejorar los productos de datos actuales para la Luna. superficie. “Cuando te mueves muy rápido, descendiendo y aterrizando, no hay tiempo para esto. Es necesario tomar imágenes y procesarlas lo más rápido posible a bordo de la nave espacial y debe ser totalmente autónomo «.

 

Las soluciones TRN automatizadas pueden abordar las necesidades de los exploradores humanos y robóticos mientras navegan por ubicaciones únicas en nuestro sistema solar, como los desafíos de navegación óptica que enfrenta OSIRIS-REx para TAG en la superficie rocosa de Bennu. Debido a misiones como LRO, los astronautas de Artemis pueden usar algoritmos TRN y datos de topografía lunar para complementar las imágenes de la superficie con el fin de aterrizar y explorar de forma segura el Polo Sur de la Luna.

 

“Lo que estamos tratando de hacer es anticipar las necesidades de los futuros sistemas de navegación relativa al terreno mediante la combinación de tipos de datos existentes para asegurarnos de que podemos construir mapas de la más alta resolución para ubicaciones clave a lo largo de trayectorias futuras y sitios de aterrizaje”, dijo Restrepo. «En otras palabras, necesitamos mapas de alta resolución tanto para fines científicos como para la navegación».

Fuente NASA
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