棘手的地形导航:帮助保证火星2020 rover的安全着陆

火星2020 Rover登陆技术

火星2020年代的毅力流动站配备了基于地形相对导航的兰德视觉系统,这是一种自主比较实时图像到预装地图的先进方法,以确定流动站的位置相对于着陆区域的危险。如果需要,转移引导算法和软件可以将漫游者指导在那些障碍物周围。信用:NASA / JPL-CALTECH

两种新技术有助于坚持不懈,美国宇航局最复杂的流浪者,触摸到了表面上火星这个月。

在近7个月的火星之旅之后,美国宇航局的坚持不懈的流动站在2021年2月18日在红色星球的Jezero Crater落地,这是一个为其科学研究和样品收集可能性选择的崎岖的广告。

但是,使该网站对科学家们令人着迷的功能也使其成为一个相对危险的土地的地方 - 这是一个挑战,这在地球上为地球进行了严格的地球测试,因为火车站将依靠安全地触摸。

“耶拉德罗宽28英里,但在这方面有很多潜在的危险,流浪者可能会遇到:丘陵,岩石,沙丘,陨石坑的墙壁,只有几个,”校长的机器人说systems engineer at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California. “So, if you land on one of those hazards, it could be catastrophic to the whole mission.”

输入地形相对导航(TRN),LVS核心的关键任务技术实时捕获火星地形的照片,并将其与着陆区域的车载图进行比较,自主地将流浪者引导到根据需要转移围绕着名的危险和障碍物。

Masten xombie VTVL系统

Masten的Xombie VTVL系统于2014年12月坐落于加利福尼亚州莫哈韦的Launchpad,为飞行试验准备了有助于证明MARS 2020 Perseverance Rover Mission的登陆器视觉系统能力。信用:Masten Space Systems

“对于MARS 2020,LV将使用位置信息来弄清楚流动站与这些危险之间的安全斑点的位置。在其中一个安全斑点中,流动站将触及的地方,“约翰逊解释说。

如果约翰逊听起来有信心LVS将努力安全地防止坚持不懈,这是因为它允许流动站以与地面相对于地面确定其位置准确性大约200英尺或更少。低误差幅度和高度保证是通过设计,以及实验室和现场广泛测试的结果。

“我们有什么我们称之为测试的三方形,”解释说JPL.“斯瓦蒂·摩哈,指导,导航和控制操作导致火星2020。


2014年MASTEN XOMBIE VTVL系统的飞行试验显示了兰德视觉系统的地形相对导航和燃料最佳的大转移指导(G型折叠)能力。该航班证明了该系统的能力自动改变课程,以避免在下降中造成危害,并采用新计算的安全降落网站。成功的现场测试使技术能够更绿色以包含在美国国家航空航天局的火星2020任务上。信用:NASA / JPL-CALTECH

摩哈说,前两个测试领域 - 硬件和仿真 - 在实验室完成。

“那是我们测试我们可以测试的每个条件和变量的地方。真空,振动,温度,电兼容性 - 我们将硬件通过其步骤,“Mohan说。“然后通过仿真,我们模拟了软件算法可能在火星上遇到的各种场景 - 一个太阳灿烂的日子,非常黑暗的一天,刮风的日子 - 我们确保系统的行为与这些条件相关的那样。”

但第三片第三片 - 现场测试 - 要求实际航班通过进一步严格将实验室结果放在进一步的严格中,并为美国宇航局任务提供高水平的技术准备。对于LVS的早期飞行试验,约翰逊和团队将LVS安装到直升机上并用它使用它在飞行时自动估计车辆的位置。

“这让我们达到了一定程度的技术准备,因为系统可以监控各种地形,但它没有同样的血液血统,”约翰逊说。“还需要在火箭上展示LV。”

NASA的飞行机会计划得到了这种需求,该计划促进了Mojave Desert的2014年在Masten Space Systems'XMOMAIE - 一种垂直起飞和垂直着陆(VTVL)系统上的垂直起飞和垂直着陆系统,这些系统与着陆器类似。飞行试验表明,LVS将XMOMBIE引导到自动改变课程,并通过采用安全着陆网站的新计算的路径来避免血统危害。Masten的VTVL系统的早期航班还帮助验证了用于计算行星着陆的燃料最佳轨迹的算法和软件。

火星2020流浪者着陆

“火箭的测试几乎留下了所有遗体疑虑,并肯定地为LVS操作回答了一个关键问题,”JPL的Nikolas Trawny,一个有效载荷和指向控制系统工程师,他们在2014年的现场测试中与Masten密切合作。“那么,我们知道LVS将在Mars Landings的高速垂直下降期间工作。”

约翰逊补充说,子孔床测试实际上提高了技术准备水平,以获得火星2020特派团的最终接受的最终绿光。

“在美国宇航局在美国国家航空航天局在美国航空航天局境内,试验就会提供的测试是真正前所未有的。”“但它已被证明是如此有价值,现在它正在成为预期这些类型的飞行测试。对于LVS而言,那些火箭飞行是我们技术开发努力的章程。“

随着该技术接受的MARS 2020,使命团队开始建立将采用坚持不懈的LV的最终版本。2019年,该系统的副本在加利福尼亚州死亡谷的一个直升机演示中飞行,由美国宇航局的技术示范特派团计划促进。直升机航班提供了最终检查超过六年的多场测试。

但是莫山指出,即使在这些成功的演示中,也会有更多的工作要做,以确保安全着陆。她将在使命的登陆控制,监测系统的健康,每一步都是这样的。

“现实生活总是可以扔掉你的曲线球。因此,我们将在巡航阶段监控所有内容,检查对相机的电源,确保数据按预期流动,“Mohan表示。“一旦我们从漫游者那里得到那个信号,”我已经降落了,我正在稳定地上,“然后我们可以庆祝。”

关于飞行机会

飞行机会计划由美国宇航局的太空科技使命董事(STMD)提供资金,并在加利福尼亚州爱德华州的美国宇航局的Armstrong飞行研究中心管理。美国宇航局在加利福尼亚州的硅谷的AMES研究中心设法管理和评估在商业飞行车上进行测试和证明的技术。

关于技术示范特派团

此外,该计划还在STMD的雨伞下,位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔空间飞行中心。该计划弥补了科学和工程挑战之间的差距,克服了他们所需的技术创新,实现了强大的新空间任务。

更多关于使命

坚持不懈的马斯使命的一个关键目标是天体学,包括寻找古代微生物生活的迹象。yabo124流浪者将表征全球的地质地质和过去的气候,为红色星球进行人体探索,并成为收集和缓存火星岩石和极岩(破碎的岩石和灰尘)的首次任务。

NASA与欧洲空间机构合作的后续任务将向火星发送航天器,以从表面收集这些缓存的样品,并将其返回地球以进行深入分析。

火星2020任务是一个更大计划的一部分,包括月球任务作为为人类探索红色星球做准备的方法。在2024年,美国宇航局将在2028年通过美国宇航局在月球上建立持续的人类存在,并将在月球上建立持续的人类存在Artemis Lunar探索计划

JPL由Caltech在Pasadena,加利福尼亚州的Caltech管理,建造和管理恒定流动站的操作。

1条评论关于“棘手的地形导航:帮助保证火星2020流浪者的安全着陆”

  1. Masten的XOMBIE VTVL系统看起来很酷。我想知道它可以在地球上徘徊多久?

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