18:24 2022-12-01
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cu o mică rețea de sateliți în jurul lui Marte, roverele ar putea naviga autonom
_ Cu o o mică rețea de sateliți în jurul lui Marte, rover-urile ar putea naviga în mod autonom
Când vine vorba de explorarea „la sol” a lui Marte, rover-urile fac cercetători avansați destul de buni. De la Pathfinder la Perseverance, am urmărit cum acești roboți semi-autonomi fac ceea ce exploratorii umani își doresc să facă în viitor. Acum, inginerii studiază modalități de extindere a explorării roverului pe Marte. Un lucru la care se gândesc: constelațiile de sateliți de comunicații pentru navigația la suprafață pe Marte.
Actuala generație de rovere pe Marte a aterizat în locuri ușor accesibile. Alte regiuni marțiane, cum ar fi polii sau Valles Marineris, rămân aproape neatinse. Acest lucru se datorează în parte pentru că sunt greu de atins și condițiile lor meteorologice prezintă provocări. Polii dețin o mulțime de indicii despre sistemul climatic marțian. Deși se știe că un capac este în mare parte gheață de apă, ambele capace ar putea conține (sau ascunde) apă suplimentară fie în lacurile subterane, fie înghețate sub capace. Aceasta este o marfă pe care orice viitor explorator pe Marte va trebui să o folosească pentru supraviețuire și alte operațiuni. Toate aceste motive fac din regiunile polare o țintă principală pentru viitoarele rover-uri.
Astăzi, orbitatorii din jurul lui Marte realizează comunicațiile între Pământ și planeta roșie. Dar explorarea viitoare necesită sisteme de comunicații mai flexibile, mai ales dacă vom studia regiunile polare. Așadar, imaginați-vă acest scenariu: NASA sau o altă agenție vrea să trimită o flotă de rovere pe calotele polare ale lui Marte. Distanța complică comunicațiile de la sol la rover pentru fiecare mișcare a acestora. Timpul de călătorie în lumină de mai multe minute ar putea face foarte dificilă navigarea în situații „în timp real”. Soluția este să desfășoare constelații de sateliți care pot „vedea” regiunile polare și să ajute rover-urile să navigheze mai precis.
Sateliți mici în ajutor
O echipă de ingineri condusă de Ph. D. studenta Serena Molli de la Departamentul de Inginerie Mecanică și Aerospațială de la Universitatea Sapienza din Roma a făcut un studiu de concept al constelațiilor mici de sateliti (smallsat) de pe Marte. Obiectivul lor este de a proiecta unul care să fie aproape complet autonom și să se ocupe de poziționarea relativă și absolută a nodurilor sale în jurul planetei. Constelația ar trebui să accepte navigarea pentru alte sonde, cum ar fi obiectele aflate în faza de intrare, coborâre și aterizare (EDL), precum și pentru aterizare, rover sau orbitere. Nodurile ar comunica între ele prin intermediul unei legături inter-sateliți (ISL) și cu roverele și alte instalații de la suprafață.
Într-o lucrare viitoare din Acta Astronautica, Molli și echipa schițează modele pentru două astfel de noduri. constelații. Ei se concentrează pe sisteme care nu au nevoie de actualizări constante de pe Pământ. Fiecare folosește cinci sateliți pentru a comunica între ei și cu suprafața. În funcție de configurația lor orbitală, acestea ar putea oferi o acoperire aproape constantă a regiunilor polare.
„Am obținut performanțe excelente cu acest sistem de navigație autonom fără a fi nevoie de programare AI”, a explicat Molli. „Software-ul de bord se bazează pe teoria și algoritmi dedicati determinării orbitei, adaptați pentru a face față provocării noului sistem de navigație autonom. Cu toate acestea, software-ul de determinare a orbitei de la bord poate beneficia de actualizări. Sistemul le permite. Ceea ce avem nevoie este un sistem suficient de puternic. computerul de bord și contacte periodice cu Pământul, atât pentru verificările de sănătate ale sistemului, determinarea îmbunătățită a orbitei și, dacă este necesar, actualizările software.”
Navigating Mars
Sistemele de navigație propuse de echipă se bazează pe sate mici aflate în prezent în proiectare la grupul italian de inginerie aerospațială Argotec. Ei lucrează la un sistem propus de „internet al lunii”, bazat pe microsateliți, numit ANDROMEDA. Sistemele propuse de echipa lui Molli au tehnologia ISL necesară care încurajează comunicarea între nodurile de satelit. Acesta a fost folosit anterior pentru geodezia terestră și planetară, în special cu misiunile GRACE și GRAIL.
Aplicarea lui pe Marte necesită o mulțime de date despre planetă pentru a face sistemul să funcționeze eficient. „În munca noastră, exploatăm cunoștințele anterioare despre câmpul gravitațional marțian din misiuni precum MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) și MGS (Mars Global Surveyor)”, a spus Molli. „Acest lucru permite navei spațiale a constelației să-și determine poziția în mod autonom sau cu o legătură sporadică cu Pământul, în funcție de altitudinea orbitelor și, în consecință, de efectele gradienților gravitaționali asupra dinamicii navei spațiale.”
Sateliți mici din alte lumi
Echipa subliniază că aceste constelații de satelit mici vin cu costuri reduse de dezvoltare și lansare și timpi scurti de dezvoltare. De asemenea, oferă flexibilitate în implementarea misiunii. Acest lucru se datorează faptului că mai multe sisteme pot fi lansate simultan cu lansări dedicate sau ca încărcături utile secundare ale misiunilor mai mari. Dacă totul se întâmplă pe Marte, este posibil ca sisteme de sateliti similare să poată fi utilizate pe alte lumi din sistemul solar. Cu toate acestea, acestea vin cu mari necunoscute.
„Există mai multe provocări pentru implementarea acestui sistem de navigație pe alte planete și luni”, a spus Molli. „Condițiile de mediu sunt destul de diferite: câmpuri de radiații, un mediu termic diferit etc. Prin urmare, hardware-ul trebuie adaptat pentru a face față mediului lunii. În plus, cunoașterea câmpului gravitațional și a stării de rotație a acelor corpuri poate să nu fie cunoscute la nivelurile necesare pentru a efectua o poziționare precisă.”
Primul test al unui astfel de sistem va începe pe Marte, pe măsură ce echipele de nave spațiale planifică misiuni polare. Deci, dezvoltarea micilor constelații de sateliți este crucială. Nu numai că vor ajuta la explorarea lui Marte, dar în cele din urmă ar putea deschide calea pentru constelații similare în jurul lumii dincolo de planeta roșie.
Cercetări similare au fost publicate și în The Planetary Science Journal.
Comentarii:
Adauga Comentariu