Když chcete fotit něco ve tmě, sáhnete po blesku, který osvítí scénu a umožní aparátu zachytit kvalitní snímek. Dnes bude řeč o podobné technologii, která má sloužit k bezpečnějšímu a přesnějšímu přistávání na Měsíci, ale i jiných planetách včetně návratu na Zemi. Výzkumníci z Langleyho výzkumného střediska ve městě Hampton (stát Virginia) navázali spolupráci s firmou Blue Origin, aby otestovali technologii zábleskového lidaru. Ke zkouškám se použila ikonická příhradová konstrukce na Langleyho středisku přezdívaná gantry. Testy byly součástí partnerství v rámci programu Tipping Point, který podporuje ředitelství kosmických technologických misí. Úkolem zkoušek byl soubor technologií pro přistání na Měsíci, který by se dal využít v rámci programu Artemis.

Vlevo princip klasického skenovacího lidaru, vpravo flash lidaru.
Zdroj: http://asc3d.com/

Zábleskový lidar (viz náš starší článek) alias anglicky flash lidar vytváří digitální výškovou mapu s použitím laseru, který má běžně průměr sotva jako propiska – zde je však místo toho rozptýlen do úhlu 10 – 15 stupňů, aby „osvětlil“ část terénu. Senzorem je pak pole pixelů a každý pixel pokrývá malou část „osvětleného“ terénu. Když laser uvolní světelný puls, rozptýlené paprsky se odrazí od povrchu a dorazí k senzorům.

„3D snímky ze zábleskového lidaru umožňují identifikovat bezpečnou přistávací oblast v lokalitě o velikosti fotbalového hřiště,“ popisuje Byron Meadows, inženýr laserových systémů a projektový manažer zábleskového lidaru z Langleyho střediska a pokračuje: „Landery mohou mít těžiště docela vysoko a k převrácení nepotřebují mnoho. Takže přistání jednou nohou v kráteru nebo na balvanu je věc, které se chcete vyhnout. A pokud bychom chtěli přistát na saturnově měsíci Titanu, tak tam je zase taková oblačnost, že někdy nemusíte do poslední chvíle vidět terén.“

Koš s lidarem se na gantry zvedal a spouštěl vstříc simulovanému lunárnímu povrchu.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Partnerství s Blue Origin navazuje na projekt ALHAT, kde se společně testovaly první verze navigačního Dopplerovského lidaru a zábleskového lidaru. Během vývoje této technologie se ukázalo, že dostupné systémy nemají potřebné rozlišení  ke zmapování velké oblasti z dost velké výšky. A právě nyní vstoupily na scénu algoritmy pro superrozlišení vyvinuté agenturou NASA. „Sítnice ve vašem oku je jako projekční plátno, ale z oka vychází zrakový nerv, takže technicky vzato máte ve svém oku slepou skvrnu, která je v každé sledované scéně – vy ji však nevidíte, protože Vaše oči kmitají a mozek tuto mezeru dokáže vyplnit,“ vysvětluje Meadows a pokračuje: „Tohle v podstatě dělá naše superrozlišení. Využívá pohybu zařízení a zaplňuje mezery v měřeních, čímž se získá více detailů.“

Dosavadní zkoušky na Langleyho středisku spojily komerčně dostupný hardware s algoritmy z NASA. Pod příhradovou konstrukci byly umístěny simulované objekty s různou výškou, které od sebe byly různě daleko, což simulovalo lunární povrch. Lidar seděl v koši, který byl zvedán a spouštěn pomocí navijáku na vrcholu příhradové konstrukce – tím se simuloval sestup během přistání. „Byla to jednoduchá zkouška, ale pohled na celé pole s použitím polorealistické přistávací oblasti nám dal skvělá data,“ říká Meadows a dodává: „Gantry je prostě neuvěřitelně unikátní zařízení s dlouhou historií, které se používalo pro různé účely včetně zlepšení přistávacích technologií.“

Navigační Dopplerovský lidar tvoří konstrukce obsahující elektro-optické a elektronické součástky a optickou hlavu se třemi teleskopy.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Zábleskový lidar a navigační Dopplerovský lidar mohou perfektně spolupracovat při budoucích misích, aby bylo zajištěno bezpečné a přesné přistání astronautů i robotických misí. „Tyto systémy se navzájem skvěle doplňují. Navigační Dopplerovský lidar dává údaje o rychlosti a pozici, zatímco zábleskový lidar je v podstatě 3D videokamera, která sleduje terén, do kterého lander klesá,“ popisuje Farzin Amzajerdian, který je hlavním vědeckým pracovníkem obou projektů na Langleyho středisku a dodává: „Vyhledává rizikové oblasti pod sebou, vytváří mapy a algoritmy pak mohou určit, kde je nejlepší místo pro přistání. Jakmile máte určené místo přistání, potřebujete navigační Dopplerovský lidar, abyste tam dokázali přesně přistát. Společně jde o mocný systém.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…/lrc-2020-1120-h1_p_boddl-tpflashlidar-00094.jpg
http://asc3d.com/wp-content/uploads/2020/01/Flash-LIDAR-Diagram.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/gantry_test_1_copy.jpg
https://www.nasa.gov/…/thumbnails/image/splice_web_image_1_final.jpg