NASA и партнеры разрабатывают технологию для будущих исследователей Луны, которая позволит им составлять карты и ориентироваться на лунной поверхности в условиях кромешной темноты высокогорных регионов с точностью до сантиметра без использования GPS.

Технология KNaCK проходит испытания в Нью-Мексико. NASA/Michael Zanneti

Точная навигация - это то, что жители Земли за последние 30 с лишним лет стали воспринимать как норму. Спутниковые системы, такие как GPS, и цифровые картографические технологии заставили нас считать, что мы всегда можем подобрать самые оптимальные маршруты и определить свое местоположение с точностью до метра одним прикосновением к экрану.

Однако на Луне все совсем по-другому. Если на Земле бумажными картами приходилось пользоваться только в  высокогорных, узких долинах или на полюсах, то на Луне ситуация гораздо хуже.

На Луне нет, не только GPS или других электронных средств навигации, но и естественного магнитного поля, поэтому традиционный компас там практически бесполезен. Когда астронавты "Аполлона" вышли за пределы видимости базы лунного модуля, им пришлось полагаться на солнечный компас, чтобы получить хоть какие-то ориентиры, и это было не самым лучшим решением.

Новый кинематический ранец для навигации и картографии (KNaCK) NASA должен изменить ситуацию, предоставив будущим астронавтам не только автономную систему сверхточной навигации, (которая будет выполнять функции GPS), но и сможет в режиме реального времени и в условиях абсолютной темноты автоматически составлять высокоточные карты лунной поверхности.

Ключевым моментом новой технологии является лазерная версия радара, называемая Lidar Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) или лидар с частотной модуляцией непрерывной волны. Направляя, модулированный лазерный импульс на ландшафт лунной поверхности, KNaCK может измерять доплеровский сдвиг возвращающихся сигналов миллионы раз в секунду и строить трехмерную карту высокого разрешения.

Анимация, показывающая приземление беспилотного летательного аппарата в Нью-Мексико и использование технологии KNaCk для составления карты ближайшей местности. . NASA/Michael Zanneti

Используя лазер, KNaCK может работать в полной темноте, что делает его особенно полезным вблизи южного полюса Луны, где Солнце никогда не поднимается над горизонтом более чем на три градуса. В таких условиях точная навигационная система позволит космическим путешественникам и роверам безопасно перемещаться, не прибегая к помощи световых приборов, указывающих путь. Кроме того, такая автоматическая система компенсирует отсутствие ориентиров, из-за которых на Луне так же трудно ориентироваться или определять расстояния, как на каменном поле, в прерии  или пустыне.

"Фактически, прибор является геодезическим инструментом, как в области навигации, так и в области научной картографии. С его помощью можно создавать 3D-карты сверхвысоких разрешений с точностью до сантиметра и дополнять их глубоким научным контекстом", - отметил специалист по изучению планет доктор Майкл Занетти. "Кроме того, система обеспечит безопасность астронавтов и роботов в условиях отсутствия GPS, таких как Луна, определяя реальные расстояния до удаленных объектов и показывая исследователям в режиме реального времени, как далеко они продвинулись, и сколько еще осталось пройти, чтобы достичь цели".

 В настоящее время KNaCk проходит тестовые испытания в Нью-Мексико и в Космическом центре имени Кеннеди. Следующим шагом разработчиков станет миниатюризация технологии от прототипа весом около 18 килограммов до небольшого устройства, которое можно будет легко установить на небольшом самоходном роботе или на шлеме астронавта. Кроме того, планируется обеспечить защиту устройства от суровых лунных температур, радиации и низкой гравитации.

"Благодаря преимуществам новейших разработок в технологии производства лидара от [коммерческого партнера] компании Aeva, наше космическое устройство нового поколения при содействии стартапа Torch Technologies будет размером с пивную банку и позволит проводить миссии в условиях лунной поверхности, как никогда раньше", - отметил Занетти.

Источники: NASA
(https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/releases/2022/nasa-partners-develop-lunar-backpack-technology-to-aid-new-moon-explorers.html)