Billedbaseret navigation kan hjælpe rumfartøjer sikkert at lande på månen

For at fremtidige måneudforskningsmissioner skal lykkes og lande mere præcist, ingeniører skal udstyre rumfartøjer med teknologier, der giver dem mulighed for at "se", hvor de er og rejse hen, hvor de skal være. At finde bestemte steder midt i månens komplicerede topografi er ikke en nem opgave.

I forskning for nylig offentliggjort i AIAA Journal of Spacecraft and Rockets , et tværfagligt team af ingeniører demonstrerede, hvordan en række månebilleder kan bruges til at udlede den retning, et rumfartøj bevæger sig. Denne teknik, nogle gange kaldet visuel odometri, gør det muligt at indsamle navigationsoplysninger, selv når et godt kort ikke er tilgængeligt. Målet er at give rumfartøjer mulighed for mere præcist at målrette og lande på et bestemt sted på månen uden at kræve et komplet kort over dens overflade.

"Problemet er virkelig præcisionslanding, sagde John Christian, en lektor i rumfartsteknik ved Rensselaer Polytechnic Institute og førsteforfatter på papiret. "Der har været en stor indsats for at gøre landingsfodsporet mindre, så vi kan gå tættere på steder af enten videnskabelig interesse eller interesse for fremtidig menneskelig udforskning."

I denne forskning, Christian fik selskab af forskere fra Utah State University og Intuitive Machines, LLC (IM) i Houston, Texas. NASA har tildelt IM flere opgaveordrer under agenturets Commercial Lunar Payload Services (CLPS) initiativ. IM's første IM-1-mission vil levere seks CLPS-nyttelaster og seks kommercielle nyttelaster til Oceanus Procellarum i fjerde kvartal af 2021. Deres IM-2-kommercielle mission vil levere en NASA-boremaskine og andre nyttelaster til månens sydpol i fjerde kvartal af 2022 .

"Det tværfaglige industri/akademiske team følger i fodsporene på NASA Autonomous Hazard Avoidance and Landing Technology (ALHAT) projekt, som var en banebrydende multicenter NASA/industri/akademisk indsats for præcisionslanding, " sagde Timothy Crain, vicepræsidenten for forskning og udvikling hos IM. "Ved at bruge ALHAT-paradigmet og teknologierne som udgangspunkt, vi identificerede en kortfri visuel odometri-teknologi som værende en game-changer for sikker og overkommelig præcisionslanding."

I denne avis, forskerne viste, hvordan med en sekvens af billeder, de kan bestemme retningen et rumfartøj bevæger sig. Disse bevægelsesretningsmålinger, kombineret med data fra andre rumfartøjssensorer og information, som forskerne allerede ved om månens orientering, kan erstattes i en række matematiske forhold for at hjælpe rumfartøjet med at navigere.

"Dette er information, som vi kan føre ind i en computer, igen i overensstemmelse med andre målinger, at det hele bliver sat sammen på en måde, der fortæller rumfartøjet, hvor det er, hvor er det på vej hen, hvor hurtigt det går, og hvilken retning den peger, " sagde Christian.