Již za pár dní se poskytovatel komerčních lunárních dodávek pro NASA, firma Intuitive Machines, dočká startu svého lunárního landeru Nova-C, který ponese hned několik vědeckých a technologických nákladů, mezi kterými je i navigační Dopplerovský lidar NDL (Navigation Doppler Lidar). Tento inovativní orientační systém vznikl na Langley Research Center v Hamptonu ve Virginii pod křídly ředitelství NASA pro kosmické technologické mise. Podle expertů má nová technologie NDL potenciál přinést revoluci do přistávání kosmických sond mimo zemský povrch.

NASA se rozhodla NDL vyslat na Měsíc v rámci kontraktu s firmou Intuitive Machines, který spadá do programu CLPS. Bude tak možné prokázat schopnosti technologie NDL v reálném prostředí u Měsíce během skutečné mise. Naměřená data však nebudou považována za nezbytná pro bezpečné přistání, jelikož lander Nova-C disponuje vlastními navigačními a přistávacími systémy. Příběh NDL se začal psát před téměř 20 lety, když Farzin Amzajerdian, dnes projektový manažer NDL na Langley Research Center, udělal přelomový objev a objevil metodu přesného přistávání roverů na Marsu. Koncem devadesátých let a začátkem nového milénia byly pokusy o vysazení vozítek na povrch spojeny s mnoha nelehkými výzvami.

Radar byl pro tuto aplikaci z vlastní podstaty nedostatečně přesný. Rádiové vlny pokrývají velkou plochu, takže menší krátery a balvany, které se na povrchu Marsu běžně vyskytují, se mohou „schovat“ před objevením a způsobit landerům nečekané nebezpečí. „Landery potřebovaly radarový senzor, který by jim řekl, jak daleko jsou od povrchu a jak rychle se k němu blíží, aby mohly provést otevření svých padáků,“ popisuje Amzajerdian a dodává: „Pokud byste to udělali moc brzo, pak minete cílovou oblast. Když to uděláte moc pozdě, roztříštíte se o povrch.“

Rádiové vlny také nemohly měřit rychlost a vzdálenost nezávisle na sobě, což je podle Arama Gragossiana, vedoucího elektrooptika systému  NDL z Langley, který se k týmu připojil asi před šesti lety, důležité. „Když přelétáváte nad příkrým svahem, tak se vaše výška a dohled velmi rychle změní, ale to neznamená, že se změnila i Vaše rychlost,“ uvedl Gragossian a dodal: „Pokud byste tuhle informaci jen tak poskytli řídícímu systému, mohlo by to mít katastrofické následky.“ Amzajerdian o tomto problému věděl a vymyslel, jak jej vyřešit: „Proč místo radaru nepoužít lidar?“

Správně bychom měli psát spíše LiDAR, jelikož jde o zkratku anglického výrazu „light detection and ranging“. Jedná se o technologii, která využívá viditelné nebo infračervené záření stejně jako radar využívá rádiové vlny. Lidar vysílá k cíli laserové pulsy, které se částečně odrazí od povrchu a dorazí zpět k detektoru. S tím, jak se přístroj vůči cíli pohybuje, dochází ke změně frekvence vracejícího se signálu. Na základě známého Dopplerova efektu tak může lidar měřit rychlost přímo a navíc přesně. Vzdálenost je změřena na základě času, který světlo potřebovalo k obousměrné cestě od detektoru k povrchu a zpět.

Lidar nabízí hned několik výhod oproti radaru. Především jde o skutečnost, že laser vysílá svazek světla široký jako propiska, což poskytuje přesnější měření. V roce 2004 Amzajerdian navrhl koncept technologie NDL týmu kolem projektu Mars Science Laboratory, který měl dopravit na Mars vozítko Curiosity. V roce 2005 Amzajerdian a jeho tým získali finanční zajištění od Langley Research Center, aby vytvořili koncept pro ověřovací proces. Následně v roce 2007 získali finance na stavbu a zkoušky prototypu, který se testoval na Zemi na helikoptéře. Ve stejné době do projektu NDL vstoupil Glenn Hines z Langley Research Center, nejprve začal na pozici vedoucího elektronika a nyní působí jako hlavní inženýr.

Od té doby se Amzajerdian, Hines a mnoho dalších členů týmu neúnavně věnují tomu, aby technologie NDL uspěla. Hines nezapomíná na ocenění různých pracovníků NASA, kteří se technologii NDL i nadále pomáhají: „Téměř ve všem v životě musíte mít pomocníky a zastánce,“ řekl Hines a dodal, „někoho, kdo vám říká: „Podívejte, to, co děláte, je dobré. Má to smysl.““ Let na landeru od Intuitive Machines je jen začátkem příběhu technologie NDL. Ve výrobě je již systém nové generace. Tým také vyvinul doplňkový senzor k NDL, víceúčelovou zábleskovou lidarovou kameru. Jedná se o technologii 3D kamery, která prozkoumává okolní terén a to i za úplné tmy. Když se zkombinuje NDL a zábleskový lidar, budou se moci sondy vydat skutečně kdykoliv a kamkoliv.

Další budoucí verze systému NDL by měly najít uplatnění i mimo obor přistávání na kosmických tělesech mimo Zemi. Ve skutečnosti by tato technologie mohla najít uplatnění v mnoha pozemských aplikacích jako je pomoc samořídícím automobilům při navigaci po silnicích a dálnicích. Při pohledu na historii a směřování NDL je jedna věc jistá. První výprava tohoto systému k Měsíci bude vyvrcholením desítek let tvrdé práce, vytrvalosti, odhodlání a nezlomné víry v úspěch projektu napříč celým týmem, kterou však nejvroucněji reprezentují „šampioni NDL“, tedy  Farzin Amzajerdian a Glenn Hines.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/02/clps-ndl-langley.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2016/11/lrc_h1_p_cobalt-111001.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2016/11/lrc-2016-h1_p_cobalt_ndl-101403.jpg
https://img-s-msn-com.akamaized.net/…/AA1mwADO.img?w=3398&h=2267&m=4&q=90