Michael Zanetti testet KNaCK im November 2021. (NASA/Michael Zanetti) Menschliche Entdecker weiter der Mond Dank eines neuen Rucksackgeräts, das von der NASA und ihren Partnern entwickelt wurde, ist es möglicherweise möglich, beispiellose, fein detaillierte Karten der Mondoberfläche zurückzusenden.
Es heißt Kinematic Navigation and Cartography Knapsack (kurz KNaCK) und ist mit einem tragbaren LIDAR-Scanner ausgestattet, der den Boden ständig scannt, während der Träger herumläuft, und detaillierte Informationen über die umgebende Oberflächentopologie sammelt.
„Im Grunde handelt es sich bei dem Sensor um ein Vermessungswerkzeug sowohl für die Navigation als auch für die wissenschaftliche Kartierung, das in der Lage ist, ultrahochauflösende 3D-Karten mit zentimetergenauer Präzision zu erstellen und ihnen einen umfassenden wissenschaftlichen Kontext zu verleihen.“ sagte der Planetenforscher Michael Zanetti des Marshall Space Flight Center der NASA.
„Es wird auch dazu beitragen, die Sicherheit von Astronauten und Roverfahrzeugen in einer GPS-freien Umgebung wie dem Mond zu gewährleisten, indem es tatsächliche Entfernungen zu weit entfernten Orientierungspunkten ermittelt und Entdeckern in Echtzeit zeigt, wie weit sie gekommen sind und wie weit sie noch übrig sind.“ gehen, um ihr Ziel zu erreichen.'
Das System nutzt eine Technologie namens Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW) LIDAR. Wie der Name schon sagt, sendet dieser einen kontinuierlichen Laserstrahl mit modulierter Frequenz aus. Wenn dieses Licht von einer Oberfläche reflektiert wird, ändert sich seine Frequenz; Wenn diese veränderte Lichtfrequenz zum LIDAR-Detektor zurückkehrt, wird sie mit dem emittierten Licht verglichen. Der Unterschied zwischen beiden ist proportional zum Abstand zur Oberfläche, und dieser Prozess erzeugt eine detaillierte topografische Karte.
Diese Technologie erfordert keine schnelle Elektronik und ist immun gegen Störungen durch Umgebungslicht. Das macht es schlanker und effektiver, was man sich für Umgebungen wie den Mond wünscht, kann man sich vorstellen.
KNaCK-Technologie anhand einer Drohne demonstriert. (NASA/Michael Zanetti)
KNaCK ist in der Lage, Millionen von Messpunkten pro Sekunde zu sammeln und arbeitet sogar im Dunkeln, um ein Echtzeit-Navigationssystem zu entwickeln, das Astronauten dabei helfen könnte, sich in einer lebensfeindlichen, außerirdischen Umgebung zurechtzufinden.
„Als Menschen neigen wir dazu, uns an Orientierungspunkten zu orientieren – einem bestimmten Gebäude, einem Baumhain.“ Sagte Zanetti .
„Diese Dinge gibt es auf dem Mond nicht.“ KNaCK wird es Forschern, die die Oberfläche überqueren, kontinuierlich ermöglichen, ihre Bewegung, Richtung und Orientierung zu entfernten Gipfeln oder zu ihrer Operationsbasis zu bestimmen. Sie können sogar bestimmte Orte markieren, an denen sie einzigartige Mineralien oder Gesteinsformationen gefunden haben, sodass andere problemlos zu weiteren Untersuchungen zurückkehren können.“
Durch die Zusammenarbeit mit Torch Technologies Inc. zur Entwicklung des Rucksacks und Aeva Inc. zur Lieferung der LIDAR-Sensoren hat die NASA noch einiges an Arbeit vor sich, um den Prototyp weiterzuentwickeln. Feldtests haben gezeigt, dass die Technologie effektiv ist; Im November 2021 wurde es zur Kartierung eines Vulkankraters verwendet und es wurde auch zur Durchführung einer 3D-Rekonstruktion von Sanddünen als Meeresbarriere im Kennedy Space Center der NASA in Florida eingesetzt.
NASA-Wissenschaftler werden KNaCK weiterhin nutzen, um die Auswirkungen der Sturmerosion auf die Dünen zu bewerten, die derzeit die primären Raketenabschussrampen der Weltraumbehörde schützen. KNaCK wird außerdem einem großen Feldtest am Solar System Exploration Research Virtual Institute der NASA in New Mexico unterzogen.
Die Technologie muss auch mondsicher gemacht werden – um sie vor starker Sonneneinstrahlung und der geringeren Schwerkraft auf dem Mond zu schützen. Es wird auch daran gearbeitet, den Bausatz zu verkleinern. Derzeit hat KNaCk die Größe eines Rucksacks und wiegt etwa 18 Kilogramm.
„Unsere weltraumgehärtete Einheit der nächsten Generation nutzt die neuesten Fortschritte in der LIDAR-Technologie von Aeva und wird mit Unterstützung von Torch Technologies etwa die Größe einer Getränkedose haben und könnte Operationen auf der Mondoberfläche wie nie zuvor ermöglichen.“ Sagte Zanetti .
Das bedeutet, dass die Astronauten möglicherweise echte Rucksäcke haben könnten, die sie mit Mondgestein füllen oder für etwas Langweiliges wie das Tragen von Ausrüstung verwenden können, während sie gleichzeitig die Karten- und Navigationsfunktionalität beibehalten.
Wir sind auch ziemlich gespannt, was ein Astronaut fällt um könnte in LIDAR-Daten aussehen.
Das Artemis-Programm der NASA zielt darauf ab, bis 2025 wieder Menschen zum Mond zu bringen.