NASA, Gelecekteki Görevler için GIANT Optik Navigasyon Teknolojisini Geliştiriyor

 Goddard'ın GIANT optik navigasyon yazılımı, OSIRIS-REx misyonunun Asteroid Bennu'ya yönlendirilmesine yardımcı oldu. Bugün geliştiricileri gelecekteki görevler için işlevsellik eklemeye ve kullanılabilirliği kolaylaştırmaya devam ediyor.

NASA bilim adamları asteroit Bennu'nun geri dönen parçalarını incelerken, misyonun yolculuğunda ilerlemesine yardımcı olan ekip, gelecekteki robotik ve mürettebatlı görevlerde potansiyel kullanım için teknolojilerini geliştiriyor.

NASA'nın Greenbelt, Maryland'deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki optik navigasyon ekibi , Dünya'ya yakın asteroit Bennu'ya yönelik OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification ve Security - Regolith Explorer) misyonu için yedek navigasyon kaynağı olarak hizmet etti. Ana navigasyon ekibinin çalışmasını iki kez kontrol ettiler ve görsel ipuçlarıyla navigasyonun uygulanabilirliğini kanıtladılar.

Optik navigasyon, insanların yaptığı gibi gezinmek için kameralardan, lidardan veya diğer sensörlerden gelen gözlemleri kullanır. Bu son teknoloji, Bennu gibi bir hedefin fotoğrafını çekerek ve yüzeydeki önemli noktaları belirleyerek çalışıyor. Goddard Görüntü Analizi ve Navigasyon Aracı'nın kısaltması olan GIANT yazılımı, hedefe olan kesin mesafe gibi bilgiler sağlamak ve potansiyel iniş bölgeleri ve tehlikelerin üç boyutlu haritalarını geliştirmek için bu görüntüleri analiz eder. Ayrıca, hedefin kütlesinin hesaplanmasına ve merkezinin belirlenmesine yardımcı olmak için dönen bir nesneyi de analiz edebilir; bu, bir yörüngeye girmeye çalışan bir görev için bilinmesi gereken kritik ayrıntılardır.

Goddard'da GIANT'ın baş geliştiricisi Andrew Liounis, "Yerleşik otonom optik navigasyon, mevcut ve gelecekteki görev fikirleri ve önerileri için olanak sağlayan bir teknolojidir" dedi. "Bu, Dünya'ya aşağı bağlantı yapılması gereken veri miktarını azaltıyor, daha küçük görevler için iletişim maliyetini düşürüyor ve daha büyük görevler için daha fazla bilimsel verinin aşağı bağlanmasına olanak tanıyor. Aynı zamanda yerde yörünge belirleme ve navigasyon gerçekleştirmek için gereken insan sayısını da azaltıyor.”

OSIRIS-REx'in Bennu'nun yörüngesi sırasında GIANT, asteroitin yüzeyinden fırlatılan parçacıkları tespit etti. Optik navigasyon ekibi, parçacıkların hareketini ve kütlesini hesaplamak için görüntülerden yararlandı ve sonuçta bunların uzay aracı için önemli bir tehdit oluşturmadığının belirlenmesine yardımcı oldu.

O zamandan beri baş geliştirici Andrew Liounis, GIANT'ın omurga yazılım yardımcı programları ve komut dosyaları koleksiyonunu iyileştirdiklerini ve genişlettiklerini söyledi.

Yeni GIANT geliştirmeleri arasında yazılımlarının halka açık açık kaynaklı bir sürümü ve yıldızları, Güneş'i ve güneş sistemi nesnelerini gözlemleyerek derin uzay yolculuğu için göksel navigasyon yer alıyor. Şu anda bir görevin yaşam döngüsü boyunca otonom operasyonlara yardımcı olmak için zayıflatılmış bir paket üzerinde çalışıyorlar.

Liounis, "Aynı zamanda Satürn'ün uydularıyla olan etkileşimlerini incelemek amacıyla Maryland Üniversitesi'ndeki ortaklarla birlikte bazı Cassini verilerini işlemek için GIANT'ı kullanmayı düşünüyoruz" dedi.

Goddard mühendisi Alvin Yew gibi diğer yenilikçiler, yazılımı Ay veya diğer gezegenlerin yüzeyindeki gezicilere ve insan kaşiflere potansiyel olarak yardımcı olacak şekilde uyarlıyorlar.

Adaptasyon, İyileştirme

OSIRIS-REx'in Bennu'dan ayrılmasından kısa bir süre sonra Liounis'in ekibi, halkın kullanımına yönelik geliştirilmiş, açık kaynaklı bir sürüm yayınladı. "Kullanıcının işini kolaylaştırmak için birçok değişiklik yapmayı ve daha verimli çalışmasını sağlamak için de birkaç değişiklik yapmayı düşündük" dedi.

Bir stajyer, yer tabanlı operasyonlar için bir grafik işlemciden faydalanmak üzere kodunu değiştirerek GIANT'ın navigasyonunun kalbinde yer alan görüntü işlemeyi güçlendirdi.

Liounis, cGIANT adı verilen basitleştirilmiş bir sürümün Goddard'ın otonom Navigasyon, Rehberlik ve Kontrol yazılım paketi veya autoNGC ile hem küçük hem de büyük görevler için hayati önem taşıyan şekillerde çalıştığını söyledi.

Liounis ve meslektaşı Chris Gnam, yıldızların, gezegenlerin, asteroitlerin ve hatta Güneş'in görüntülerini işleyerek bir uzay aracını yönlendirmek için GIANT'ı kullanan bir göksel navigasyon yeteneği geliştirdi. Geleneksel derin uzay navigasyonu, konumu, hızı ve Dünya'ya olan mesafeyi belirlemek için misyonun radyo sinyallerini kullanır. Gnam, bir görevin NASA'nın Derin Uzay Ağı'na olan bağımlılığını azaltmanın, devam eden birçok görev tarafından paylaşılan değerli bir kaynağı serbest bıraktığını söyledi.

Ekip, gündemlerinin bir sonraki aşamasında, görev kontrolörlerinin GIANT içindeki uçuş yörüngelerini ve yörüngelerini geliştirerek görev tasarımını kolaylaştıracak şekilde planlama yeteneklerini geliştirmeyi umuyor.

Liounis, "OSIRIS-REx'te bir sonraki yörüngemizi veya yörüngemizi planlamak üç aya kadar sürecektir" dedi. "Artık bunu bir hafta kadar bilgisayar işlem süresine indirebiliriz."

Yenilikleri, ekibe Goddard'ın Dahili Araştırma ve Geliştirme programından, bireysel görevlerden ve NASA'nın Uzay İletişimi ve Navigasyon programından sürekli destek sağladı.

Liounis, "Görev konseptleri daha gelişmiş hale geldikçe optik navigasyon, navigasyon araç kutusunun gerekli bir bileşeni olmaya devam edecek" dedi.

Yazan: Karl B. Hille

NASA'nın Greenbelt, MD'deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi.