美国宇航局将在月球上展示自主导航系统

小夏 科学 更新 2024-02-08

IM-1是美国宇航局为Intuitive Machines的NovA-C月球着陆器提供的首个商业发射计划服务,将携带多个有效载荷到月球,包括月球节点-1,通过无线电信标展示自主导航,以支持月球轨道器,着陆器和地面人员之间的精确地理定位和导航。 美国宇航局的CLPS计划负责监督小型机器人着陆器和漫游车行业的发展,以支持美国宇航局的阿尔忒弥斯计划。 美国宇航局。

当第二次CLPS(商业月球有效载荷服务)于2月中旬发射到月球时,其NASA有效载荷将包括一项实验,该实验可能会改变人类探险家、漫游者和航天器独立跟踪他们在月球和月球空间的精确位置的方式。

月球节点-1实验(LN-1)展示了自主导航,是一种无线电信标,旨在支持着陆器、地面基础设施和宇航员的精确地理定位和导航观测,以数字方式确认他们在月球上相对于其他航天器、地面站或移动漫游车的位置。 这些无线电信标也可用于太空,以帮助进行轨道机动并引导着陆器成功降落在月球表面。

想象一下,从你正在接近的海岸上的灯塔获得验证,而不是等待几天前离开的母港的消息,“LN-1的首席研究员、美国宇航局马歇尔太空飞行中心的导航系统工程师埃文·安扎隆说。

我们寻求提供的是一个月球灯塔网络,提供可持续的、本地化的导航资产,使月球航天器和地勤人员能够快速准确地确认其位置,而不是依赖地球。

该系统旨在作为更广泛的导航基础设施的一部分运行,由一系列月球轨道卫星锚定,这些卫星是根据美国宇航局的月球通信中继和导航系统计划采购的。总之,LN-1的未来版本将利用Lunanet定义的标准,提供来自地面信标和轨道资产的可互操作的导航参考信号。

目前,地球以外的导航在很大程度上依赖于美国宇航局深空网络提供的点对点服务,这是一个由巨型无线电天线组成的国际阵列,可将定位数据传输到行星际航天器以保持其航向。 这些测量结果通常被传回地球并在地面上进行处理,以将信息传回移动的车辆。

但是,当在轨道机动期间或穿越月球表面未知区域的探索者中每一秒都很重要时,LN-1提供了及时的改进,Anzalone说。

立方体卫星大小的实验是美国宇航局休斯顿直观机器交付清单中包含的六个有效载荷之一,该清单将通过SpaceX的猎鹰9号从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射。 这次发射名为IM-1,是该公司首次为NASA的CLPS计划发射,该计划负责监督支持NASA阿尔忒弥斯计划的小型机器人着陆器和漫游车的行业开发,测试和发射。

NOVA-C着陆器计划降落在月球南极地区的月球撞击坑Malapert A附近。

LN-1依赖于称为MAPS(多航天器自主定位系统)的联网计算机导航软件。 MAPS由Anzalone和NASA Marshall的研究人员开发,于2018年使用NASA的空间通信和导航试验台在国际空间站上成功进行了测试。

美国宇航局马歇尔工程师对LN-1进行了所有结构设计,热和电子系统开发,以及集成和环境测试,作为美国宇航局月球有效载荷计划的一部分,该计划由该机构的科学任务理事会资助。

Anzalone 和他的团队于 2021 年交付了有效载荷,并在 COVID 大流行期间建造了它。 从那时起,他们改进了操作程序,对集成飞行系统进行了全面测试,并于 2023 年 10 月监督了 LN-1 在 Intuitive Machines 着陆器上的安装。

Lunar Node-1 是一种自主导航有效载荷,将改变人类探险者安全穿越月球表面以及在月球轨道上生活和工作的方式,作为 Intuitive Machines 的 IM-1 任务的一部分等待升空,这是 NASA 商业月球有效载荷服务计划下的第一个任务。 LN-1 是在阿拉巴马州亨茨维尔的 NASA 马歇尔太空飞行中心开发、建造和测试的。 **nasa/intuitive machines

在前往月球的旅途中,有效载荷将每天短暂地传输信息。 登陆月球后,LN-1团队将进行完整的系统审查,并在着陆后24小时内开始连续运行。

美国宇航局的深空网络将接收其传输,捕获遥测、多普勒跟踪和其他数据,并将其中继回地球。 位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室和位于肯塔基州莫尔黑德的莫黑德州立大学的研究人员也将在整个任务中监测LN-1的传输,该任务计划持续约10天。

最终,随着技术的成熟和基础设施的扩展,Anzalone预计LN-1将从月球海岸的灯塔演变为更广泛基础设施的关键部分,帮助NASA将其导航系统发展成更类似于繁华的大都市地铁网络,每列火车在行驶复杂路线时都会被实时跟踪。

航天器,水面车辆,大本营和探索性挖掘,甚至月球表面的宇航员,“Anzalone说。 “LN-1可以连接它们,帮助他们更准确地导航,创建一个可靠和更自主的月球网络。

马歇尔的LN-1团队已经在与NASA的SCAN(空间通信和导航)计划进行讨论,该计划负责监督100多个NASA和合作伙伴的任务。 他们还与JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)和ESA(欧洲航天局)进行磋商,通过互联互通、可互操作的全球架构帮助航天国家团结起来。

最终,我们在月球上展示的这些技术和应用将在火星上至关重要,使下一代人类探险家在带领我们进入太阳系时更安全、更自给自足,“Anzalone说。

NASA的CLPS计划使NASA能够从领先的航空航天业承包商那里购买完整的商业机器人月球交付服务。 该提供商负责发射服务,拥有其着陆器设计,并领导着陆操作。

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