नासा का नया “लूनर बैकपैक” चंद्र खोजकर्ताओं की सहायता के लिए रीयल-टाइम 3डी इलाके का नक्शा बना सकता है

अलबामा के हंट्सविले में नासा के मार्शल स्पेस फ़्लाइट सेंटर में नासा के ग्रह वैज्ञानिक माइकल ज़ानेटी ने 2021 के अंत में न्यू मैक्सिको के पोट्रिलो ज्वालामुखी क्षेत्र में सिंडर कोन को उठाया, नासा नेविगेशनल और मैपिंग सूटकेस (KNaCK) के बैकपैक-आकार के प्रोटोटाइप का परीक्षण किया। चंद्र अन्वेषण और विज्ञान मिशनों का समर्थन करने के लिए अब एक मोबाइल लिडार स्कैनर विकसित किया जा रहा है। श्रेय: NASA/माइकल ज़ानेटी

एक पूरी तरह से अज्ञात वातावरण में पर्वतारोहण अभियान के बारे में सोचें, जहां हाइकर्स वास्तविक समय में इलाके का 3D नक्शा बनाने की क्षमता रखते थे। नासा शोधकर्ताओं और उद्योग भागीदारों ने एक रिमोट सेंसिंग मैप सिस्टम विकसित किया है जो सबसे दूरस्थ क्षेत्रों में से एक में खोजकर्ताओं की सहायता करेगा: चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव की वायुहीन बंजर भूमि।

काइनेटिक नेविगेशन और मैपिंग बैग (KNaCK) एक पोर्टेबल लिडार स्कैनर है – एक रिमोट सेंसिंग तकनीक जो प्रकाश का पता लगाने और लेजर लाइट का उपयोग करके दूरी को मापती है। यह एक लंबी पैदल यात्रा बैकपैक की तरह पहना जाता है और डॉपलर वेग और प्रति सेकंड लाखों डेटा बिंदुओं की सीमा प्रदान करने के लिए आवृत्ति-संग्राहक निरंतर तरंग (एफएमसीडब्ल्यू) लिडार नामक एक अभिनव प्रकार के लिडार का उपयोग करता है। ये माप बिंदु एक रीयल-टाइम नेविगेशन सिस्टम बनाते हैं, जो नेविगेटर को 3D “पॉइंट क्लाउड” या आसपास के वातावरण का एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रतिनिधित्व प्रदान करता है।

अलबामा के हंट्सविले में नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर में KNaCK परियोजना का नेतृत्व करने वाले ग्रह वैज्ञानिक डॉ माइकल ज़ानेटी के अनुसार, इसे लेजर रेंजफाइंडर का एक सुपरचार्ज्ड संस्करण मानें जो सर्वेक्षणकर्ता उपयोग करते हैं या अत्यधिक संवेदनशील निकटता अलार्म जो स्मार्ट कारों को टकराव से बचने में मदद करते हैं।

“अनिवार्य रूप से, सेंसर वैज्ञानिक नेविगेशन और मैपिंग दोनों के लिए एक स्कैनिंग टूल है, जो सेंटीमीटर-स्तरीय सटीकता के साथ अल्ट्रा-हाई-रिज़ॉल्यूशन 3 डी मैप्स बनाने और उन्हें एक समृद्ध वैज्ञानिक संदर्भ देने में सक्षम है,” ज़ानेटी ने कहा। “यह चंद्रमा जैसे जीपीएस का उपयोग करके प्रतिबंधित वातावरण में अंतरिक्ष यात्रियों और घूमने वाले वाहनों की सुरक्षा सुनिश्चित करने में भी मदद करेगा, दूर के स्थलों के लिए वास्तविक दूरी निर्धारित करेगा और वास्तविक समय में खोजकर्ताओं को दिखाएगा कि वे कितनी दूर आए हैं और कितनी दूर जाने के लिए छोड़ दिया है अपने गंतव्य तक पहुंचें।”

यह एक बड़ी चुनौती है क्योंकि आर्टेमिस युग के अन्वेषक चंद्रमा के लिए पहले आधुनिक मिशन और दक्षिणी ध्रुव के लिए पहले आधुनिक मिशन की तैयारी करते हैं। सूर्य वहां के चंद्र क्षितिज से 3 डिग्री से अधिक ऊपर कभी नहीं उगता है, जिससे अधिकांश भूभाग गहरी छाया में रहता है। यह रुचि के विभिन्न बिंदुओं के लिए दूरियों को नेत्रगोलक के लिए कठिन बना देता है।

धूल भरे न्यू मैक्सिको रेगिस्तान में यूएवी के उतरने का यह वीडियो दिखाता है कि कैसे KNaCK तकनीक – जो NASA Aeva Inc. के 4D FMCW-लिडार डेटा का उपयोग करती है। ऊपरी बाएँ फलक में देखा गया; लिडार बैंड डेटा, ऊपर दाईं ओर; और लिडार के लिए डॉपलर वेग डेटा। उत्तरार्द्ध अवरोही ड्रोन द्वारा चले गए धूल कणों की गति और दिशा को ट्रैक करता है, जिसमें लाल धूल के कण स्कैनर से दूर जाते हैं और नीले रंग इसकी ओर बढ़ने वालों को इंगित करते हैं। ये क्षमताएं, जो अब अलबामा के हंट्सविले में नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित की जा रही हैं, भविष्य के विज्ञान मिशनों को अन्य दुनिया के साथ-साथ खोजकर्ताओं द्वारा वास्तविक समय स्थलाकृतिक मानचित्रण को सक्षम कर सकती हैं। श्रेय: NASA/माइकल ज़ानेटी

नासा अर्ली करियर इनिशिएटिव से फंडिंग के साथ 2020 में शुरू किया गया, KNaCK प्रोजेक्ट टॉर्च टेक्नोलॉजीज इंक के साथ साझेदारी में है। हंट्सविले में बैकपैक के प्रोटोटाइप और संबद्ध नेविगेशन एल्गोरिदम को विकसित करने के लिए जो जीपीएस के बिना सटीक मैपिंग की अनुमति देता है। परियोजना के वाणिज्यिक विक्रेता, एवा इंक। माउंटेन व्यू, कैलिफ़ोर्निया में, एफएमसीडब्ल्यू-लिडार सेंसर और समर्थन की आपूर्ति करने के लिए, और चंद्रमा और ग्रह से परे अन्य मानव अभियानों पर उपयोग के लिए बैकपैक सेंसिंग सिस्टम को बढ़ाने के लिए नासा के साथ काम करना।

घूमने वाले अभियानों के दौरान और पैदल यात्रा करते समय KNaCK का उपयोग करते हुए, खोजकर्ता गहरी घाटियों, पहाड़ों और गुफाओं सहित एक परिदृश्य के भू-भाग का सटीक रूप से मानचित्रण कर सकते हैं। लिडार आप के काले रंग में भी काम करता है, जिससे अंतरिक्ष यात्रियों को हर जगह बोझिल प्रकाश उपकरणों को ले जाने से राहत मिलती है।

“मनुष्य के रूप में, हम खुद को स्थलों के आधार पर उन्मुख करते हैं – एक विशिष्ट इमारत, पेड़ों का एक ग्रोव,” ज़ानेटी ने कहा। “ये चीजें चंद्रमा पर मौजूद नहीं हैं। KNaCK लगातार सतह से गुजरने वाले खोजकर्ताओं को उनकी गति और दिशा निर्धारित करने और उन्हें दूर की चोटियों या संचालन के आधार पर निर्देशित करने में सक्षम करेगा। वे विशिष्ट स्थानों को भी इंगित कर सकते हैं जहां उन्हें कुछ अद्वितीय खनिज मिला है या रॉक फॉर्मेशन, ताकि अन्य आसानी से अधिक अध्ययन के लिए वापस आ सकें।”

यह चौबीसों घंटे अंतरिक्ष यात्रियों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि उनकी उड़ानें उनके सूट में ऑक्सीजन की आपूर्ति द्वारा सीमित हैं। ज़ानेटी ने कहा कि केएनएके की उच्च-रिज़ॉल्यूशन सटीकता – पारंपरिक चंद्र इलाके के नक्शे और ऊंचाई मॉडल की तुलना में बड़े परिमाण का एक क्रम – इसे मिशन नियंत्रण के 238,900 मील के भीतर विज्ञान संचालन और मिशन के संचालन के लिए एक महत्वपूर्ण संसाधन बनाता है।

डिवाइस अप्रैल के अंत में नासा के वर्चुअल सोलर सिस्टम एक्सप्लोरेशन रिसर्च इंस्टीट्यूट (SSERVI) में किलबर्न हॉल, न्यू मैक्सिको में एक और प्रमुख क्षेत्र परीक्षण से गुजरेगा। टीम ने पहले नवंबर 2021 में उस प्राचीन ज्वालामुखीय क्रेटर में अपनी गति के माध्यम से KNaCK प्रणाली को रखा था – जिसका अनुमान 25,000-80,000 वर्ष पुराना है। उन्होंने हाल ही में इसका उपयोग 6-मील-लंबे अवरोध टीलों के 3-डी पुनर्निर्माण के लिए भी किया था। फ्लोरिडा में नासा के कैनेडी स्पेस सेंटर में, जो प्राथमिक रॉकेट लॉन्च पैड की सुरक्षा करता है। कैनेडी और मार्शल इंजीनियर, टिब्बा कटाव पर तूफान के प्रभाव का आकलन करने के लिए KNaCK का उपयोग करना जारी रखेंगे, जिससे भविष्य के उड़ान मिशनों की सुरक्षा सुनिश्चित होगी क्योंकि वे सिस्टम में सुधार करते हैं।

इसके बाद, KNaCK टीम उपकरणों को छोटा करने पर काम करेगी – एक बैकपैक प्रोटोटाइप का वजन लगभग 40 पाउंड होता है – और माइक्रोग्रैविटी और सौर विकिरण के विपरीत प्रभावों के खिलाफ संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को मजबूत करता है।

“एवा से लिडार प्रौद्योगिकी में नवीनतम प्रगति का लाभ उठाते हुए, मशाल टेक्नोलॉजीज द्वारा संचालित हमारी अंतरिक्ष-कठोर इकाई की अगली पीढ़ी सोडा कैन के आकार की होगी और चंद्र सतह के संचालन को पहले की तरह सक्षम कर सकती है,” ज़ानेटी ने कहा। वह कल्पना करता है कि इसे रथ पर या एक अंतरिक्ष यात्री के हेलमेट की तरफ रखा जा रहा है – जो भविष्य के चंद्र पर्वतारोहियों के लिए बहुउद्देश्यीय बैकपैक्स में बहुत जगह छोड़ दे।