La Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la Nasa está realizando pruebas de vuelo periódicas en diversos vehículos, lo que ayuda a los investigadores a avanzar rápidamente en estos sistemas críticos para misiones a la Luna, Marte y más allá. El desarrollo de nuevas tecnologías de detección de peligros y aterrizajes de precisión para que las futuras misiones espaciales logren aterrizajes seguros y suaves es un área crucial de la investigación y el desarrollo espacial, en particular para las futuras misiones tripuladas.
«Estas pruebas de vuelo abordan directamente algunas de las necesidades tecnológicas de mayor rango de la Nasa o sus deficiencias, que van desde algoritmos de guía avanzados y navegación relativa al terreno hasta detección y mapeo de peligros basados en lidar y ópticos», dijo John M. Carson III, director de integración técnica de STMD para aterrizaje de precisión y con base en el Centro Espacial Johnson de la Nasa en Houston.
Desde principios de este año, STMD ha apoyado las pruebas de vuelo de cuatro tecnologías de aterrizaje de precisión y detección de peligros de diversos sectores, como la Nasa, universidades e industria comercial. Estas soluciones de vanguardia han volado a bordo de un sistema de cohetes suborbitales, un avión a reacción de alta velocidad, un helicóptero y un módulo de aterrizaje propulsado por cohetes. En total, se han probado cuatro tecnologías de aterrizaje de precisión en cuatro vehículos de vuelo diferentes en cuatro meses.
“Al realizar pruebas de vuelo de estas tecnologías en la Tierra, en trayectorias y velocidades relevantes para los vuelos espaciales, demostramos sus capacidades y las validamos con datos reales para la transición de tecnologías del laboratorio a aplicaciones de misión”, afirmó Carson. “Este trabajo también demuestra a la industria y a otros socios que estas capacidades están listas para trascender la Nasa y el ámbito académico y llegar a la próxima generación de módulos de aterrizaje en la Luna y Marte”.
Las siguientes pruebas de vuelo apoyadas por la Nasa tuvieron lugar entre febrero y mayo:
– Prueba de un cohete suborbital con un sistema de navegación basado en visión: Identificar puntos de referencia para calcular soluciones de navegación precisas es una función clave del Navegador Multiambiente de Draper (DMEN), una tecnología de navegación y detección de peligros basada en visión diseñada para mejorar la seguridad y la precisión de los aterrizajes lunares.
A bordo del sistema de cohetes suborbitales reutilizables New Shepard de Blue Origin, DMEN recopiló datos reales y validó sus algoritmos para su uso durante el lanzamiento de tres cargas útiles de la Nasa, como parte de la iniciativa Servicios de Carga Útil Lunar Comercial (CLPS). El 4 de febrero, DMEN realizó la última de una serie de pruebas con el apoyo del programa Flight Opportunities de la Nasa, gestionado desde el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la Nasa en Edwards, California. Durante el vuelo de febrero, que permitió realizar pruebas a velocidades de cohete durante el ascenso y el descenso, DMEN escaneó la Tierra, identificando puntos de referencia para calcular una solución de navegación precisa. La tecnología alcanzó niveles de precisión que ayudaron a Draper a desarrollarla para su uso en navegación relativa al terreno, un elemento clave para el aterrizaje en otros planetas.
– Pruebas de navegación basada en lidar con chorro de alta velocidad: Varias maniobras y trayectorias de vuelo altamente dinámicas pusieron a prueba el Lidar Doppler de Navegación Espacial (PSNDL) de Psionic mientras recopilaba datos de navegación a distintas altitudes, velocidades y orientaciones.
Psionic obtuvo la licencia de la tecnología Lidar Doppler de Navegación de la Nasa, desarrollada en el Centro de Investigación Langley en Hampton, Virginia, y creó su propio sistema miniaturizado con funcionalidad mejorada y redundancia de componentes, lo que lo hace más robusto para los vuelos espaciales. En febrero, el PSNDL, junto con un conjunto completo de sensores de navegación, se instaló a bordo de un avión F/A-18 Hornet y se sometió a pruebas de vuelo en el Centro Armstrong de la Nasa. La aeronave siguió diversas rutas de vuelo a lo largo de varios días, incluyendo un amplio rizo en forma de ocho y varias maniobras altamente dinámicas sobre el Valle de la Muerte, California. Durante estos vuelos, el PSNDL recopiló datos de navegación relevantes para la entrada y el descenso a la Luna y Marte.
Las pruebas de vuelo de alta velocidad demostraron la precisión del sensor y su navegación en condiciones difíciles, lo que ayudó a preparar la tecnología para el aterrizaje de robots y astronautas en la Luna y Marte. Estas pruebas recientes complementaron las pruebas previas, apoyadas por Flight Opportunities, a bordo de un módulo de aterrizaje para avanzar en versiones anteriores de sus prototipos PSNDL.
– Pruebas en helicóptero del lidar de mapeo en tiempo real: Investigadores del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la Nasa en Greenbelt, Maryland, desarrollaron un sistema de sensores lidar de detección de peligros (HDL) de última generación para mapear rápidamente la superficie desde un vehículo que desciende a alta velocidad y encontrar puntos de aterrizaje seguros en lugares difíciles, como Europa (una de las lunas de Júpiter), nuestra Luna, Marte y otros cuerpos planetarios del sistema solar. El lidar de escaneo HDL genera mapas digitales tridimensionales de elevación en tiempo real, procesando aproximadamente 15 millones de mediciones láser y mapeando el terreno equivalente a dos campos de fútbol en tan solo dos segundos.
A mediados de marzo, investigadores probaron el HDL desde un helicóptero en el Centro Espacial Kennedy de la Nasa en Florida, con vuelos sobre un campo de pruebas similar al lunar, con rocas y cráteres. El HDL recopiló numerosos escaneos desde diferentes altitudes y ángulos de visión para simular diversos escenarios de aterrizaje y generar mapas en tiempo real. Las revisiones preliminares de los datos muestran un excelente rendimiento del sistema HDL. El HDL es un componente del conjunto de tecnologías SPLICE (Aterrizaje Seguro y Preciso – Evolución de Capacidades Integradas) de la Nasa. El sistema de descenso y aterrizaje SPLICE integra diversas tecnologías, como aviónica, sensores y algoritmos, para permitir el aterrizaje en zonas de difícil acceso y gran interés científico. El equipo del HDL también continúa probando y mejorando el sensor para futuras oportunidades de vuelo y aplicaciones comerciales.
– Pruebas del software de guía de descenso motorizado del módulo de aterrizaje: Los algoritmos de guía de descenso motorizado de la Universidad Estatal de San Diego (SDSU), que proporcionan una guía de aterrizaje precisa con un consumo mínimo de combustible, buscan mejorar la precisión del aterrizaje y la prevención de riesgos en naves espaciales autónomas. Durante una serie de pruebas de vuelo realizadas en abril y mayo, con el apoyo del programa Flight Opportunities de la Nasa, el software de la universidad se integró en el módulo de aterrizaje suborbital Xodiac de Astrobotic, propulsado por cohetes, mediante hardware desarrollado por Falcon ExoDynamics como parte del Desafío de Aterrizaje Nocturno de Precisión del Premio TechLeap de la Nasa.
Los algoritmos de la SDSU buscan mejorar las capacidades de aterrizaje ampliando la flexibilidad y la capacidad de modelado de trayectorias, así como la eficiencia del combustible de los sistemas de guía de descenso motorizado. Tienen el potencial de integrarse en misiones tripuladas y robóticas a la Luna, así como en misiones de alta masa a Marte.
Al avanzar en estas y otras tecnologías importantes de navegación, aterrizaje de precisión y detección de peligros con pruebas de vuelo frecuentes, la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la Nasa está priorizando aterrizajes seguros y exitosos en entornos planetarios desafiantes para futuras misiones espaciales.
