NASA กำลังพัฒนาเทคโนโลยีการลงจอดอัตโนมัติที่แม่นยำขั้นสูงสำหรับภารกิจสำรวจโดยการนำมนุษย์กลับไปสำรวจดวงจันทร์ ดาวอังคารหรือวัตถุน้ำแข็งในระบบสุริยะ
ชุดเทคโนโลยีการลงจอดบนดวงจันทร์ชุดใหม่เรียกว่า Safe and Precise Landing – Integrated Capabilities Evolution (SPLICE) จะช่วยให้การลงจอดบนดวงจันทร์มีความปลอดภัยและแม่นยำยิ่งขึ้นกว่าเดิม ภารกิจการสำรวจดวงจันทร์ในอนาคตสามารถใช้อัลกอริธึมและเซ็นเซอร์ขั้นสูงของ SPLICE เพื่อใช้กำหนดเป้าหมายพื้นที่สำหรับลงจอดที่ไม่เคยใช้ในการปฏิบัติภารกิจอพอลโล เช่น บริเวณที่มีโขดหินอันตรายและหลุมอุกกาบาตในบริเวณใกล้เคียง
Ron Sostaric ผู้จัดการโครงการ SPLICE กำลังตรวจสอบระบบ เครดิต: NASA/ Robert Markowitz
SPLICE ประกอบด้วยเทคโนโลยีและความสามารถดังต่อไปนี้
1.Navigation Doppler Lidar (NDL) หน่วยนี้มีกล่องอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและเลเซอร์ที่เชื่อมต่อด้วยสายไฟเบอร์ออปติกกับกล้องโทรทรรศน์สามตัวที่ติดตั้งในมุมคงที่ซึ่งปรับให้เหมาะสมเพื่อประสิทธิภาพ ในระหว่างการลงจอด NDL จะส่งลำแสงเลเซอร์ไปยังพื้นผิว และตรวจจับการสะท้อนกลับเพื่อประเมินความเร็วและความสูงของอวกาศยานลงจอด
2.Terrain Relative Navigation (TRN) ระบบนี้ประกอบด้วยกล้องที่ถ่ายภาพต่อเนื่องและภาพที่ใช้เปรียบเทียบกับวงโคจรเพื่อระบุตำแหน่งของอวกาศยาน
3.Hazard Detection Lidar (HDL) เป็นเซ็นเซอร์ระบบภาพ 3 มิติแบบเลเซอร์ที่สแกนพื้นผิวเพื่อสร้างแผนที่ 3 มิติของบริเวณพื้นที่ลงจอด ภาพ HDL แสดงภูมิประเทศที่อาจเป็นอันตรายต่อการลงจอด เช่น ทางลาดชันหรือหินขนาดใหญ่
4.Descent and Landing Computer (DLC) คือหน่วยประมวลผลคอมพิวเตอร์แบบมัลติคอร์ (multi-core) ประสิทธิภาพสูงที่วิเคราะห์ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ของ SPLICE ทั้งหมดและแสดงผลความเร็ว ระดับความสูง และอันตรายรอบภูมิประเทศ นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณอันตรายเพื่อกำหนดตำแหน่งพื้นที่ลงจอดที่ปลอดภัย
เทคโนโลยี SPLICE จะทำงานร่วมกันอย่างไรในการลงจอดบนดวงจันทร์
เมื่ออวกาศยานเริ่มลดระดับลงจากวงโคจร เครื่องยนต์เริ่มกลับมาทำงาน และเริ่มลดระดับลงโดยตลอดเส้นทางชุดเซ็นเซอร์บนอวกาศยานจะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติ และระบบ SPLICE DLC ประมวลผลอัลกอริธึมสำหรับการนำทาง และตรวจจับอันตรายเพื่อให้สามารถลงจอดได้อย่างแม่นยำและปลอดภัย ในปีต่อ ๆไปชิปโปรเซสเซอร์ DLC จะถูกแทนที่ด้วยโปรเซสเซอร์ขั้นสูงที่ NASA กำลังพัฒนาอยู่ในขณะนี้เรียกว่า High Performance Spaceflight Computing (HPSC)
ขณะที่อวกาศยานเข้าใกล้ดวงจันทร์ ส่วนประกอบ TRN ของ SPLICE จะใช้กล้องถ่ายภาพพื้นผิว โดยจะเปรียบเทียบกับแผนที่ที่โหลดไว้ล่วงหน้าซึ่งสร้างจากภาพที่ถ่ายโดยดาวเทียมที่โคจรรอบดวงจันทร์ก่อนหน้านี้ ด้วยการตรวจจับและติดตามคุณสมบัติในภาพถ่ายสดเหล่านี้ DLC จะรู้ตำแหน่งของยานอวกาศที่สัมพันธ์กับคุณสมบัติบนแผนที่ ซึ่งช่วยให้ยานอวกาศสามารถหลีกเลี่ยงลักษณะทางภูมิศาสตร์ที่ตรวจพบ เช่น เนินเขาและหลุมอุกกาบาต ในขณะเดียวกัน TRN ช่วยให้ยานอวกาศลงจอดใกล้กับพื้นที่ที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์ได้ดีกว่าการลงจอดในระยะไกลและขับโรเวอร์ไปยังพื้นที่เป้าหมาย
เมื่ออวกาศยานอยู่เหนือพื้นผิวดวงจันทร์ประมาณ 4 ไมล์ (6.4 กิโลเมตร) NDL จะเปิดใช้งาน เครื่องมือนี้ส่งลำแสงเลเซอร์ไปยังพื้นผิวของดวงจันทร์ ลำแสงเหล่านั้นสะท้อนออกจากพื้นผิวและกลับไปที่เครื่องมือวัด ผลสะท้อนกลับนี้ช่วยให้ NDL ตรวจจับความเร็วและความสูงของอวกาศยานลงจอดเมื่อเข้าใกล้พื้นผิวดวงจันทร์จะเพิ่มความแม่นยำของอัลกอริธึมการนำทางที่ทำงานบน DLC ซึ่งก่อนหน้านี้อวกาศยานของ NASA เคยใช้เซ็นเซอร์เรดาร์สำหรับลงจอดบนดวงจันทร์และดาวเคราะห์ดวงอื่น โดย NDL ให้การวัดที่แม่นยำกว่าอย่างมากทั้งมีขนาดที่เล็กกว่า มีมวลน้อยกว่า และใช้พลังงานต่ำกว่า
ในช่วงสุดท้ายของการลงจอด อวกาศยานจะหมุนไปยังตำแหน่งแนวตั้งเพื่อเตรียมการลงสู่พื้นแบบนุ่มนวล เมื่ออยู่ห่างจากพื้นผิวประมาณ 1,640 ฟุต (500 เมตร) ระบบ HDL จะถ่ายภาพพื้นผิวและสร้างแผนที่ภูมิประเทศลงจอดแบบ 3 มิติ โดย HDL ใช้เลเซอร์สแกนภูมิทัศน์เป็นระบบภาพ 3 มิติแบบ Real time และจำลองภูมิประเทศจากพัลส์เลเซอร์หลายล้านครั้งและผลที่ได้ DLC จะประมวลผลจากแผนที่ 3 มิตินี้เพื่อระบุอันตรายต่อการลงจอด เช่น ก้อนหินหรือทางลาดชัน และกำหนดจุดลงจอดที่ปลอดภัยที่สุดสำหรับการลงจอดภายในพื้นที่ที่กำหนดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 เมตรโดยประมาณ
ชุดอัปเกรดของเทคโนโลยีการลงจอดที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถใช้ในการสำรวจดาวเคราะห์ของระบบสุริยะอื่นๆ ได้ ซึ่งช่วยให้สำรวจเข้าถึงบริเวณพื้นที่ที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์ โดยบางภารกิจไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยระบบการลงจอดในปัจจุบัน ระบบ NDL จะถูกใช้กับอวกาศลงจอดบนดวงจันทร์เชิงพาณิชย์ 2 ลำซึ่งมีเป้าหมายในปี 2564 นอกจากนี้ เทคโนโลยี SPLICE จะได้รับการพิจารณาเพื่อใช้ในโครงการ Artemis ซึ่งจะมีผู้หญิงคนแรก และคนต่อไปกลับไปสำรวจดวงจันทร์อีกครั้ง รวมถึงภารกิจส่งคืนตัวอย่างดาวอังคารในอนาคต
ที่มา : https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/game_changing_development/projects/SPLICE/about
แปลและเรียบเรียง : พ.อ.ท.ธีรพงษ์ เข็มทอง
