NASA Lidar manbalarining hajmini yaxshilaydi va kamaytiradi

Joriy yozda Milliy Aeronavtika va Koinot boshqarmasi (NASA) muhandislari Yer fanlari bo‘yicha masofadan zondlash tadqiqotlari uchun mo‘ljallangan samolyotda mutlaqo yangi lazer texnologiyasi to‘plamini sinab ko‘rishni rejalashtirmoqda.
Bundan tashqari, ushbu LiDAR asboblar to'plami oyning shakl modelini yaxshilash qobiliyatiga ega va Artemida Oy tadqiqot dasturining qo'nish joyini aniqlashda yordam berishi kutilmoqda.
LIDAR ning asosiy ishlash printsipi lazer nurining sirtdan aks etishi va asbobga qaytishi uchun zarur bo'lgan vaqtni o'lchash orqali masofani hisoblashdan iborat. Lazerning bir nechta aks ettirishi nafaqat nishonning nisbiy tezligini ta'minlabgina qolmay, balki uning uch o'lchovli tasvirini ham yaratadi. So'nggi yillarda ushbu uslub NASA olimlari va tadqiqotchilari uchun navigatsiya, xaritalash va ilmiy ma'lumotlarni yig'ish uchun muhim vositaga aylandi.
NASAning Merilend shtati Greenbelt shahridagi Goddard kosmik parvozlar markazi muhandislari va olimlari LiDAR-ni kichik biznes va akademik hamkorlar tomonidan taqdim etilgan texnik vositalar tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan ilmiy tadqiqot uchun kichikroq, engilroq va ko'proq xususiyatlarga boy vositaga optimallashtirish ustida ishlashda davom etmoqdalar.
Mavjud 3D tasvirlash lidarlari kelajakdagi robot va inson tadqiqot missiyalari uchun aniq, xavfsiz qo‘nish uchun zarur bo‘lgan yo‘l-yo‘riq, navigatsiya va boshqaruv texnologiyalarini ta’minlash uchun zarur bo‘lgan 50-millimetr (2- dyuym) piksellar soniga erishish uchun kurashmoqda”, dedi. jamoa muhandisi Jeffri Chen. Mavjud tizimlar 3D xavfni aniqlash lidar va navigatsiya Doppler lidar funksiyalarini bir vaqtda bajara olmaydi.
Ushbu muammoni hal qilish uchun Goddard kosmik parvozlar markazi CASALS tizimini, bir vaqtning o'zida sun'iy intellekt spektri va adaptiv Lidar tizimini ishlab chiqdi. Goddardning ichki tadqiqot va ishlanmalar dasturi orqali hayotga kirgan tizim sozlanishi lazerni chiqarish uchun prizmaga o‘xshash panjaradan foydalanadi, bu esa lazerning to‘lqin uzunligini o‘zgartirib, nurni tarqatadi.
CASALS anʼanaviy qoʻzgʻalmas toʻlqin uzunlikdagi LIDAR impulslaridan koʻra ilgʻor texnologiyalardan foydalanadi. An'anaviy LIDAR impulslari lazerni bir nechta nurlarga bo'lish uchun katta hajmli nometall va linzalarga tayansa-da, CASALS bir skanerlashda sayyora yuzasining ko'proq qismini qamrab oladi, hatto Yer, Oy va Marsni o'lchash uchun o'nlab yillar davomida ishlatilgan LIDARlarga qaraganda.
CASALS-ning muhim afzalliklari uning kichikroq o'lchamlari, engilroq og'irligi va kam quvvat talablari bo'lib, bu uni kichik sun'iy yo'ldoshlar, shuningdek, qo'lda yoki ko'chma qurilmalar uchun mos qiladi, bu esa Oy yuzasida haqiqiy ilovalarni va'da qiladi. CASALS jamoasining tadqiqot va ishlanmalar NASAning Yer fanlari va texnologiyalari boshqarmasi tomonidan moliyalashtirildi va ular 2024 yilda tizimning takomillashtirilgan versiyasini samolyot bortida sinovdan o'tkazishni rejalashtirmoqda, bu esa uni kosmik parvozlar uchun qo'llashga yaqinlashtirish uchun.
Turli to'lqin uzunliklari
Goddard IRAD va NASAning SBIR (Kichik biznes innovatsiyalarini tadqiq qilish dasturi) moliyalashtirgan holda CASALS jamoasi tijorat hamkorlari Axsun Technologies va Freedom Photonics bilan hamkorlikda Yer fani va sayyoralarni tadqiq qilish uchun maxsus ishlab chiqilgan yangi tez sozlanishi lazerni muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. infraqizil spektrning 1 mkm qismida foydalanish uchun. infraqizil spektrning bir qismi. Bundan farqli o'laroq, o'zini o'zi boshqaradigan avtomobillarni ishlab chiqishda keng qo'llaniladigan LiDAR odatda masofa va tezlikni aniqlash uchun 1,5 mkm lazerdan foydalanadi.
Goddardning geofanlar bo'yicha bosh texnologi Ian Adamsning tushuntirishicha, Yerda to'lqin uzunligi 1 mkm ga yaqin bo'lgan lazerlar atmosferaga osonlikcha kirib, o'simliklarni yalang'och yerdan samarali ajrata oladi. Xususan, 0,97 va 1,45 mikron atrofidagi toʻlqin uzunliklariga ega lazerlar Yer atmosferasidagi suv bugʻlari haqida qimmatli maʼlumot berish bilan birga, yer yuzasiga samarali tarqalmaydi.
Tegishli loyihada jamoa Left Hand Design Corporation bilan 3D tasvir qamrovini kengaytirish va CASALS rezolyutsiyasini yaxshilash uchun mo'ljallangan boshqaruv oynasini ishlab chiqish uchun yaqindan ishladi. Adams lidarning yuqori puls tezligi signal sezgirligini oshirishi mumkinligini ta'kidladi. burilish 60-mil diapazonda masofa va tezlikni o‘lchash imkonini beradi. Bu, ayniqsa, Oyning janubiy qutbi yaqinida qo‘nishni rejalashtirayotgan missiyalar uchun juda muhim, bu yerda CASALS’ning aniqroq tasvirlash imkoniyatlari qo‘nish mumkin bo‘lgan joylar xavfsizligini baholashga yordam beradi.
Oyga e'tibor qaratish
Oyning yanada nozik 3D modellarini yaratish uchun Goddard sayyorashunos olimi Ervan Mazarikoning IRAD loyihasi CASALSning 1 metrdan (3 fut) kichikroq sirt detallarini o'lchash qobiliyatini oshirish ustida ishlamoqda. Uning ta'kidlashicha, bu bizga Oyning yer osti tuzilishi va uning vaqt o'tishi bilan o'zgarishini chuqurroq tushunishga yordam beradi. Shunisi e'tiborga loyiqki, har oyda Yerning oy osmoni bo'ylab yo'nalishi Yerga qaragan tomonning markazini 10 dan 20 darajaga siljitadi.
Mazariko yana shunday tushuntiradi: "Oyning ichki tuzilishi haqidagi bilimimizga asoslanib, biz Yerning tortishish kuchining doimiy o‘zgarishi Oyning to‘lqinli bo‘rtib chiqishi yoki shaklini o‘zgartirishi mumkinligini taxmin qilamiz. Bu deformatsiyaning yuqori aniqlikdagi o‘lchovlarini amalga oshirish orqali biz ko‘proq ma’lumotga ega bo‘lishimiz mumkin. Oyning ichki qismidagi mumkin bo'lgan o'zgarishlar. Masalan, biz Oyning ichki qismi butunlay bir butun bo'lgandek javob beradimi yoki yo'qligini o'rganishimiz mumkin."
2009-yildan beri NASAning Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) Yerning ushbu tabiiy sun’iy yo‘ldoshini o‘lchab, Oy relyefini taqlid qilib, har biriga 28 lazer zarbasini uzatuvchi Lunar Orbiting Lidar Altimeter (LOLA) yordamida ko‘plab kashfiyotlar qildi. ikkinchidan, beshta nurga bo'lingan, ularning har biri 65 futdan 100 futgacha bo'lgan masofani qoplaydi. Olimlar lazer o'lchovlari orasidagi kichikroq sirt xususiyatlariga nima bo'lishini taxmin qilish uchun LRO tasvirlaridan foydalanadilar.
Biroq, CASALS lazerlari sekundiga yuz minglab impulslarni yaratishga qodir, bu esa sirt o'lchovlari orasidagi masofani sezilarli darajada qisqartiradi. "Zichroq, aniqroq ma'lumotlar to'plami bizga kichikroq xususiyatlarni ko'rib chiqishga imkon beradi", dedi Mazariko va bu xususiyatlar ta'sirlar, vulqon faolligi yoki tektonik harakatlar natijasida paydo bo'lishi mumkinligini qo'shimcha qildi, "va biz kattalikni yaxshilash tartibi haqida gapiramiz. In. LiDAR-dan oladigan ma'lumotlar turiga qarab, bu o'yinni to'liq o'zgartiruvchi bo'lishi mumkin."