Nowości w Przemyśle Nawigacyjnym
Ludzie zawsze byli odkrywcami, przemierzając lądy i morza w nieznane i nieprzebadane miejsca na Ziemi, a w bardziej współczesnych czasach - w kosmos. Wczesni podróżnicy często nawigowali przy użyciu Słońca i gwiazd, tworząc mapy, które ułatwiały innym podążanie za nimi. Dziś podróżnicy na Ziemi mają do dyspozycji zaawansowaną technologię, która ich prowadzi.
Nawigacja w kosmosie, w tym dla misji badawczych dotyczących Księżyca i Marsa, pozostaje większym wyzwaniem. Badania prowadzone na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pomagają naukowcom z NASA poprawić narzędzia i procesy nawigacyjne dla załogowych statków kosmicznych oraz zdalnie sterowanych lub autonomicznych robotów, aby pomóc ludziom odważnie eksplorować dalej w kosmosie, skutecznie badać te obszary i bezpiecznie wracać do domu.
Aktualne badanie, NAVCOM, wykorzystuje sprzęt programu ISS Ham Radio, aby testować oprogramowanie dla systemu, który mógłby kształtować przyszłą nawigację Księżycową. Technologia przetwarza sygnały w ten sam sposób, jak globalne systemy nawigacji satelitarnej, takie jak GPS, ale podczas gdy tamte polegają na konstelacjach satelitów, sprzęt radiowy NAVCOM odbiera informacje o pozycji i czasie z stacji naziemnych oraz zegarów referencyjnych.
Nawigacja sekstantowa testowała widzenie gwiazd z przestrzeni kosmicznej przy użyciu ręcznego sekstantu. Te mechaniczne urządzenia mierzą kąt między dwoma obiektami, zazwyczaj Słońcem lub innymi gwiazdami w nocy i horyzontem. Sekstanty przez stulecia kierowały nawigatorami na Ziemi i misje NASA Gemini i Apollo udowodniły, że są również użyteczne w kosmosie, co oznacza, że mogłyby zapewnić awaryjną nawigację zapasową dla misji Księżycowych. Badacze raportują, że przy minimalnym szkoleniu i praktyce członkowie załogi o różnych umiejętnościach uzyskali dobre obserwacje przez okno stacji, a pomiary poprawiały się z większą ilością użycia. Badanie zidentyfikowało kilka technik polepszania obserwacji, w tym przeogniskowanie między pomiarami i dostosowywanie widoku do środka okna.
Instrument NICER na stacji bada naturę i zachowanie gwiazd neutronowych, najbardziej gęstych obiektów we wszechświecie. Niektóre gwiazdy neutronowe, znane jako pulsary, emitują wiązki światła, które wydają się pulsować, przesuwając się po niebie w miarę rotacji gwiazd. Niektóre z nich pulsują z dokładnością porównywalną do zegarów atomowych. W ramach badania NICER, Stacja Eksploratora Technologii Czasu Rentgenowskiego i Nawigacji, czyli SEXTANT, testowała technologię wykorzystującą pulsary w systemach nawigacyjnych podobnych do GPS do nawigacji w dowolnym miejscu w układzie słonecznym. SEXTANT pomyślnie zakończył pierwszą demonstrację tej technologii w przestrzeni kosmicznej w 2017 roku. W 2018 roku badacze raportowali, że nawigacja autonomiczna na podstawie pulsarów w czasie rzeczywistym jest wyraźnie wykonalna i planują dalsze eksperymenty w celu dopracowania i zmodyfikowania technologii.
Załogi w przyszłych misyjnych eksploracjach kosmosu potrzebują efektywnych i bezpiecznych sposobów zarządzania ładunkiem oraz przenoszenia i montowania struktur na powierzchni Księżyca lub Marsa. Roboty są obiecującymi narzędziami do tych funkcji, ale muszą być w stanie nawigować w swoim otoczeniu, czy to autonomicznie, czy zdalnie, często w pobliżu innych robotów i w obrębie statku kosmicznego. Kilka badań skoncentrowało się na poprawie nawigacji przez robotycznych pomocników.
Badanie SPHERES testowało autonomiczne manewry spotkań i dokowania z trzema sferycznymi robotami swobodnymi na stacji. Naukowcy raportowali o opracowaniu podejścia do kontroli, jak roboty nawigują wokół przeszkód i wzdłuż wyznaczonej trasy, co mogłoby wspierać ich użycie w przyszłości do serwisowania satelitów, montażu pojazdów i lotów formacji statków kosmicznych.
Stacja później zyskała trzy sześcienne roboty, znane jako Astrobees. Eksperymenty ReSWARM wykorzystały je do testowania koordynacji wielu robotów z innymi, ładunkiem i środowiskiem. Wyniki dostarczają podstawowego zestawu narzędzi planowania i kontrolowania nawigacji robotycznej w bliskiej odległości i nakreślają ważne kwestie do rozważenia przy projektowaniu przyszłych autonomicznych robotów latających.
Naukowcy również wykorzystali Astrobees, aby pokazać, że modele przewidujące zachowanie robotów mogą umożliwić manewrowanie jednym lub dwoma z nich w celu transportu ładunku. To odkrycie sugeruje, że roboty mogą nawigować wokół siebie, aby wykonywać zadania bez obecności człowieka, co zwiększyłoby ich użyteczność w przyszłych misjach.
Badanie z ESA (Europejska Agencja Kosmiczna), Surface Avatar, oceniało zdalne sterowanie z orbity wieloma robotami. Członkowie załogi z powodzeniem nawigowali robotem czteronożnym, Bert, przez symulowane środowisko Marsa. Roboty z nogami zamiast kół mogłyby badać nierówne powierzchnie Księżyca i planet, które są niedostępne dla pojazdów kołowych. Niemiecka Agencja Kosmiczna opracowuje Berta.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
