NASAの新しい「Lunar Backpack」は、月の探検家を助けるためにリアルタイムの3D地形マップを作成することができます

アラバマ州ハンツビルにあるNASAマーシャル宇宙飛行センターのNASA惑星科学者であるMichael Zanettiは、2021年末にニューメキシコ州ポトリロ火山地帯のCinderコーンをハイキングし、NASAのKNaCK（運動学的ナビゲーションと地図制作バックパック）のバックパックサイズプロトタイプをテストしています。 月探査と科学ミッションをサポートするために現在開発中のモバイルライダースキャナー。 クレジット: NASA/Michael Zanetti

登山者が地形のリアルタイム3Dマップを作成することができた、まったく未知の環境で登るとしましょう。 ねじ 研究者と業界のパートナーは、想像できる最も寂しい地域の1つである月南極の空気のない荒野で探検家を助けるリモートセンシングマッピングシステムを開発しました。

KNaCK（Kinematic Navigation and Cartography Knapsack）は、リムーバブルライダースキャナで、光検出と距離測定レーザー光を使用して距離を測定する遠隔検出技術です。 ハイキングバックパックのように着用し、FMCW（周波数変調連続波）ライダーという革新的なタイプのライダーを使用して、毎秒数百万のデータポイントのドップラー速度と範囲を提供します。 これらの測定ポイントはリアルタイムナビゲーションシステムを作成し、探索者に周囲の3D「ポイントクラウド」または高解像度表現を提供します。

Alabama州HuntsvilleにあるNASAのMarshall Space Flight CenterでKNaCKプロジェクトを率いる惑星科学者Dr。 Michael Zanettiによると、これは、測量士が使用するレーザー距離計のスーパーチャージバージョンまたはスマートカーが衝突を回避するのに役立つ非常に敏感な近接警報と見なされます。

Zanettiは、「基本的に、センサーはセンチメートルレベルの精度で超高解像度3Dマップを生成し、豊富な科学的文脈を提供できるナビゲーションと科学マッピングのための測量ツールです」と述べました。 「月のように、GPSが拒否された環境で宇宙飛行士やローバー車両の安全を確保し、遠くのランドマークまでの実際の距離を識別し、探検家にリアルタイムで彼らがどれだけ遠くに来たか、どのくらい残ったかを示すのに役立ちますになります。 目的地に到達するために行きなさい。」

これは、アルテミス時代の探検家たちが月に対する最初の現代的なミッションと最初の南極探査を準備する上で重要な課題です。 太陽は月の地平線の上に3度以上浮かび上がらず、地形の多くを深い影として残します。 これにより、様々な関心点までの距離を目で確認することが困難になる。

ほこりの多いニューメキシコ砂漠にUAVドローンが着陸するこのビデオは、KNaCK技術（カリフォルニア州マウンテンビューのNASAサプライヤーAeva Inc.の4D FMCWライダーデータを活用）がリアルタイムで高精細ビデオイメージングを次のように組み合わせる方法を示しています。 左上のパネルで見ることができます。 ライダー距離測定データ、右上; とライダードップラー速度データ。 後者は、下降するドローンが蹴る埃粒子の速度と方向を追跡し、赤はスキャナから離れる粒子を表し、青はスキャナに向かって移動する粒子を表す。 現在、アラバマ州ハンツビルにあるNASAマーシャル宇宙飛行センターの研究者が開発しているこれらの機能は、探検家のリアルタイム地形マッピングを可能にすることに加えて、他の世界で将来の科学任務に役立つ可能性があります。 クレジット: NASA/Michael Zanetti

NASAのEarly Career Initiativeの資金援助により、2020年に開始されたKNaCKプロジェクトは、HuntsvilleのTorch Technologies Inc.と提携して、GPSなしで正確なマッピングを可能にするバックパックプロトタイプおよび関連ナビゲーションアルゴリズムを開発しました。 このプロジェクトの商業サプライヤーであるカリフォルニアマウンテンビューにあるAeva Inc.は、FMCWライダーセンサーとサポートを提供しており、NASAと協力して、月や他の惑星外旅行で使用するバックパックのライダー検出システムを向上させます。

探検家は、探査機の旅行中や徒歩での旅行にKNaCKを使用して、深い谷、山、洞窟などの風景の地形を正確にマッピングできます。 Lidarは、黒と黒の暗闇の中で動作し、宇宙飛行士が行く場所ごとに迷惑な照明器具を運ぶ必要性を軽減します。

Zanettiは、「人間として、特定の建物や木の森などのランドマークに基づいて方向をとる傾向があります。他の人はさらなる研究のために簡単に戻ることができます」

それは時計の宇宙飛行士にとって非常に重要であり、彼らの旅行はスーツの酸素供給によって制限されます。 ジャネッティは、KNaCKの超高解像度精度（既存の月の地形図と高度モデルより100倍高い）は、ミッションコントロールから238,900マイル離れたところで科学およびミッション作戦を遂行するために重要な資源になると述べた。

このハードウェアは、4月末にニューメキシコ州キルボンホールにあるNASAのSSERVI（太陽系探査研究仮想研究所）でもう一つの主要な現場テストを受けます。 チームは、以前は2021年11月に25,000〜80,000年と推定された古代火山クレーターでKNaCKシステムを使用しました。 彼らはまた、最近6マイルの長さの障壁砂丘を3D再構築するために使用されています。 フロリダのNASAのケネディ宇宙センターは、一次ロケット発射台を保護しています。 KennedyとMarshallのエンジニアは、KNaCKを使用して嵐が砂漠の侵食に及ぼす影響を評価し、システムをさらに改善するために将来の飛行ミッションの安全を確保します。

次に、KNaCKチームはハードウェアの小型化に努めます。 バックパックのプロトタイプの重量は約40ポンドです。

Zanettiは、「Aevaの最新のライダー技術を活用して、Torch Technologiesのサポートを受ける次世代の宇宙強化装置は、飲料缶の大きさになり、前例のない月面作業を可能にするだろう」と述べた。 彼は探査機や宇宙飛行士のヘルメットの側面に取り付けることを計画しています。 その後、将来の月登山家の多目的バックパックに十分なスペースが残ります。