In previsione di molti sbarchi sulla Luna, la NASA sta testando un sistema di atterraggio lunare autonomo nel deserto del Mojave in California. Il sistema è chiamato "sistema di navigazione relativo al terreno". È in fase di test su un lancio e un atterraggio di un razzo Zodiac, costruito da Masten Space Systems. Il test si svolgerà mercoledì 11 settembre.
La navigazione relativa al terreno avrà un ruolo di rilievo nella futura esplorazione della Luna e di Marte. Fornisce alle navicelle spaziali capacità di atterraggio estremamente precise senza l'ausilio del GPS, che ovviamente non è disponibile su altri mondi. Per funzionare in modo efficace sono necessarie due cose: mappe satellitari del terreno su cui viaggia l'astronave e telecamere accurate.
Per utilizzare un sistema di navigazione relativo al terreno, un veicolo spaziale deve avere mappe satellitari dettagliate dell'area su cui sta atterrando. Quindi utilizza le telecamere per fotografare il terreno sottostante. Posando le immagini della telecamera sulle mappe di bordo, è in grado di "sapere" dove si trova e raggiungere il punto di atterraggio designato in modo accurato e sicuro.
Sebbene il razzo in questo test provenga da Masten Space Systems, il sistema di atterraggio autonomo è stato sviluppato dal Draper Laboratory senza scopo di lucro di Cambridge, nel Massachusetts. Il principale investigatore di Draper per il sistema è Matthew Fritz. Fritz contrasta il sistema autonomo che sta sviluppando con il modo in cui gli astronauti dell'Apollo sono atterrati sulla Luna.
"Il computer di Eagle non aveva un sistema di visione assistita per navigare relativamente al terreno lunare, quindi Armstrong stava letteralmente guardando fuori dalla finestra per capire dove toccare", ha detto Fritz. "Ora, il nostro sistema potrebbe diventare gli" occhi "per il prossimo modulo di lander lunare per aiutare a colpire il luogo di atterraggio desiderato"
"Abbiamo a bordo mappe satellitari caricate sul computer di volo e una videocamera funge da sensore", ha spiegato Fritz in un comunicato stampa. “La telecamera cattura le immagini mentre il lander vola lungo una traiettoria e quelle immagini vengono sovrapposte alle mappe satellitari precaricate che includono caratteristiche del terreno uniche. Quindi mappando le funzionalità nelle immagini live, siamo in grado di sapere dove si trova il veicolo rispetto alle funzionalità sulla mappa ".
L'esplorazione dello spazio riguarda i progressi tecnologici come la navigazione relativa al terreno. I viaggi nello spazio e la tecnologia sono in un circuito di feedback reciproco.
Quando gli astronauti dell'Apollo sbarcarono sulla Luna, lo fecero manualmente. Quelle erano missioni da far rizzare i capelli, in cui i piloti portavano i loro lander sulla superficie lunare con gli occhi, la destrezza manuale e i nervi d'acciaio. Il programma Apollo aveva un computer di guida che aiutava gli astronauti a raggiungere la Luna e tornare a casa, ma durante gli atterraggi lunari dipendeva dagli astronauti. Lo stesso Armstrong ha affermato di non fidarsi del sistema di guida per atterrare nel cratere in cui è atterrato Apollo 11.
È un credito per gli astronauti dell'Apollo che nessuno si è schiantato sulla Luna. Ma con il crescente interesse per la Luna, incluso il Programma Artemis della NASA, un sistema di atterraggio autonomo rappresenterà un importante progresso tecnologico.
Lo sforzo della NASA di sviluppare la navigazione relativa al terreno risale a pochi anni fa, all'inizio degli anni 2000. Stanno collaborando con partner del settore come Draper e Masten Space Systems nell'ambito del progetto Safe and Precise Landing - Integrated Capabilities Evolution (SPLICE). L'obiettivo generale è quello di sviluppare una "suite integrata di capacità di sbarco e di prevenzione dei rischi per le missioni planetarie".
La navigazione relativa al terreno è la chiave dello sforzo. SPLICE include anche lo sviluppo di lidar Doppler di navigazione, lidar di rilevamento dei pericoli e, naturalmente, potenti hardware e software per computer per riunire tutto.
Grazie a SPLICE, le future missioni sulla Luna - sia con equipaggio che senza equipaggio - saranno molto più sicure. Per raggiungere il livello di sicurezza desiderato, la NASA si affida ai partner del settore per testare tutte queste tecnologie. Mentre il prossimo test di mercoledì includerà un razzo del banco di prova Masten, alla fine il test avrà luogo su razzi più avanzati, compresi i razzi riutilizzabili. Alla fine il sistema di navigazione relativo al terreno Draper sarà testato su un razzo Blue Origin New Shepard.
"Se non avessimo questi test sul campo integrati, molte nuove tecnologie di atterraggio di precisione potrebbero essere ancora in laboratorio o su carta ..."
John M. Carson III, ricercatore principale del progetto SPLICE.
"Questi tipi di veicoli commerciali ci forniscono un modo estremamente prezioso per testare nuove tecnologie di guida, navigazione e controllo e ridurre il rischio di volo prima di essere utilizzati in missioni future", ha dichiarato John M. Carson III, ricercatore principale del progetto SPLICE presso la NASA Johnson Space Center di Houston.
Il sistema di navigazione sarà testato non solo su una varietà di razzi durante le fasi del suo sviluppo, ma anche su palloni stratosferici. "Testando su piattaforme diverse e ad altitudini diverse siamo in grado di ottenere l'intera gamma delle capacità dell'algoritmo", ha spiegato Fritz. "Questo ci aiuta a identificare dove dovremo passare tra le mappe satellitari per diversi periodi del volo".
Questo test graduale è la chiave per l'intero sviluppo di questo sistema di atterraggio autonomo. Lavorando fino a missili e banchi di prova più complessi e costosi, il rischio è controllato.
"Se non avessimo questi test sul campo integrati, molte nuove tecnologie di atterraggio di precisione potrebbero essere ancora in un laboratorio o su carta, essere considerate troppo rischiose per il volo", ha detto Carson in merito ai vantaggi dei test di volo commerciali. "Questo ci offre l'opportunità molto necessaria per ottenere i dati di cui abbiamo bisogno, apportare le revisioni necessarie e creare conoscenze e fiducia sul modo in cui queste tecnologie si esibiranno su un veicolo spaziale."
Le tecnologie del programma SPLICE si stanno già facendo strada nelle missioni spaziali. La loro inclusione pianificata nei prossimi servizi di payload lunare commerciale aiuterà tale programma a consegnare piccoli lander e rover nella regione polare meridionale della Luna. Le tecnologie SPLICE faranno anche parte del sistema di visione terrestre Mars 2020.
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