NASA測試在複雜地形中穩定着陸的新方法

「新謝潑德」火箭系統於2月4日在飛行測試中着陸。

　　空間導航多普勒激光雷達（PSNDL）系統安裝於NASA F/A-18研究飛機右翼下方的吊艙內，於2025年2月在加利福尼亞州NASA阿姆斯特朗飛行研究中心附近的死亡谷上空進行飛行測試。

　　NASA戈達德飛行研究中心開發的危險探測激光雷達旨在從飛行器上快速繪製行星表面地圖，以實現精確着陸，該雷達於2025年3月在NASA肯尼迪航天中心的一架直升機上進行了測試。

　　作為2025年4月和5月一系列繫留和自由飛行測試的一部分，聖地亞哥州立大學開發的算法引導了Xodiac着陸器試驗檯的下降。　　開發新的地外探測和精確着陸技術，以幫助未來太空任務成功實現安全軟着陸，是太空技術研發的一個關鍵領域，尤其對於未來的載人任務而言。為此，美國國家航空航天局（NASA）空間技術任務理事會（STMD）在近期對各種飛行器進行飛行測試，幫助研究人員快速推進這些關鍵系統，以用於月球、火星及更遠的太空任務。　　這些飛行測試直接解決了NASA 一些排名靠前的技術需求或問題，涵蓋了從先進的制導算法和地形相對導航到基於激光雷達和光學技術的危險探測與測繪等技術。　　自今年年初以來，STMD已支持來自NASA、大學和商業界等多個領域的4種精確着陸和危險探測技術的飛行測試。這些解決方案已搭載於亞軌道火箭系統、高速噴氣式飛機、直升機和火箭動力着陸器試驗檯上進行飛行測試。這意味着在4個月內，4種不同的飛行器已對4種精確着陸技術進行了測試。　　通過在地球上以與航天相關的軌跡和速度對這些技術進行飛行測試，展示了相關能力，並用真實數據對其進行驗證，以便將技術從實驗室轉化為實際應用。這項工作也向工業界和合作夥伴表明，相關能力已準備好用於開發下一代月球和火星着陸器。基於視覺的導航系統亞軌道火箭測試　　識別地標以計算精確的導航方案是德雷帕公司（Draper）多環境導航系統（DMEN）的一項關鍵功能，DMEN是一種基於視覺的導航和危險檢測技術，旨在提高月球着陸的安全性和精度。　　DMEN搭載在藍色起源公司的「新謝潑德」可重複使用亞軌道火箭系統上，收集了真實世界數據並驗證了其算法，以便在NASA商業月球有效載荷服務（CLPS）計劃中，為3個NASA有效載荷的運送提供改進。2月4日，DMEN進行了由NASA「飛行機遇計劃」（Flight Opportunities）支持的一系列測試中的最新一次，該計劃由位於加利福尼亞州愛德華茲的NASA阿姆斯特朗飛行研究中心管理。　　在2月份的飛行中，DMEN系統以火箭速度進行上升和下降測試，掃描了下方的地球，識別了地標，從而計算出精確的導航方案。該技術達到了一定的精度，有助於德雷帕公司將其應用於地形相關導航，而地形相關導航是登陸其他行星的關鍵要素。高速噴氣式飛機對基於激光雷達的導航進行測試　　Psionic公司的空間導航多普勒激光雷達（PSNDL）在不同高度、速度和方向上收集導航數據，並進行了數次高動態機動和飛行路徑測試。　　Psionic公司獲得了NASA在弗吉尼亞州漢普頓蘭利研究中心開發的導航多普勒激光雷達技術的授權，並自主研發了一套功能更強大、組件冗余度更高的微型系統，使其在航天飛行中更加堅固耐用。今年2月，PSNDL連同全套導航傳感器套件被安裝在一架F/A-18「大黃蜂」戰機上，並在NASA阿姆斯特朗基地進行了飛行測試。　　該飛機在幾天內沿多種飛行路徑飛行，包括在加利福尼亞州死亡谷上空進行一個大型8字形環路飛行和數次高動態機動。在這些飛行過程中，PSNDL收集了與月球和火星登陸及降落相關的導航數據。　　高速飛行測試驗證了該傳感器在挑戰性條件下的精度和導航精度，有助於為機器人和宇航員登陸月球和火星做好準備。這些近期測試是對此前「飛行機遇計劃」支持的着陸器試驗檯測試的補充，旨在推進PSNDL原型的早期版本。實時測繪激光雷達直升機測試　　NASA戈達德太空飛行中心的研究人員開發了一套先進的危險探測激光雷達（HDL）傳感器系統，該系統可在高速下降的飛行器上快速測繪表面，從而在諸如木衞二（木星的衞星之一）、月球、火星以及太陽系其他行星等具有挑戰性的地點找到安全的着陸點。HDL掃描激光雷達實時生成三維數字高程圖，處理約1500萬個激光測量值，僅需兩秒即可繪製兩個足球場大小的地形圖。　　3月中旬，研究人員在NASA位於佛羅里達州的肯尼迪航天中心的一架直升機上測試了HDL，飛行地點類似月球，佈滿岩石和隕石坑。HDL從多個不同高度和視角收集了大量掃描數據，以模擬各種着陸場景，並生成實時地圖。初步數據審查表明HDL系統性能卓越。　　HDL是NASA「安全精確着陸—綜合能力演進」（SPLICE）技術套件的一部分。SPLICE下降着陸系統集成了多種組件技術，例如，航空電子設備、傳感器和算法，使其能夠在難以到達且具有高度科學意義的區域着陸。HDL團隊還在繼續測試和進一步改進該傳感器，以期為未來的飛行和商業應用做好準備。動力下降制導軟件着陸器測試　　聖地亞哥州立大學（SDSU）的動力下降制導算法旨在以最少的推進劑消耗提供精確的着陸制導能力，從而提高自主航天器的精確着陸和避險能力。在4月和5月由NASA「飛行機遇計劃」支持的一系列飛行測試中，該大學的軟件通過Falcon Exo Dynamics 開發的硬件集成到Astrobotic的Xodiac亞軌道火箭動力着陸器中，該硬件是NASA「技術飛躍獎」夜間精確着陸挑戰賽的一部分。　　SDSU算法旨在通過擴展動力下降制導系統的靈活性和軌跡塑形能力以及提高推進劑效率來提升着陸能力。這些算法有可能應用於載人和機器人登月任務以及大質量火星任務。　　通過頻繁的飛行測試來推進這些和其他重要的導航、精確着陸和危險探測技術，NASA空間技術任務理事會正在優先考慮未來太空任務在具有挑戰性的行星環境中安全、成功地着陸。 （高飛）