|
Инженеры НАСА совершенствуют лидарную технологию
|
|
|
|
Усовершенствования лидарной технологии помогут ученым и исследователям НАСА в дистанционном зондировании и съемке, составлении карт, сканировании 3D-изображений, обнаружении и предотвращении опасностей, а также навигации. Подобно гидролокатору, использующему свет вместо звука, технология лидара все чаще помогает ученым и исследователям НАСА в дистанционном зондировании и съемке, составлении карт, сканировании трехмерных изображений, обнаружении и предотвращении опасностей, а также навигации. Передовые инновации исследователей НАСА направлены на то, чтобы превратить лидары в меньшие, легкие и универсальные инструменты для исследований. «Сейчас существует множество разновидностей лидара», — сказала Шерил Грэмлинг, помощник начальника отдела технологий Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Это очень важная технология из-за точности и универсальности, которые она предлагает». Обнаружение света и определение дальности, или лидар, — это технология дистанционного зондирования, связанная с гидролокатором и радаром. Лидар использует импульсы света для точного измерения расстояний и свойств объектов, измеряя время, необходимое свету для отражения обратно в датчик лидара.
|
|
|
|
Новаторы Годдарда стремятся расширить возможности применения лидаров в сфере связи и навигации, исследования планет и космических операций. Вот некоторые из текущих расследований. Инженер-исследователь Марк Стивен разрабатывает развертываемый сегментированный телескоп для улавливания возвращающегося светового сигнала с использованием современной плоской оптики, организованной в складные панели в стиле оригами. Работая с исследователями из Университета Бригама Янга, их команда стремится предоставить будущим миссиям преимущества лидарной технологии без высокой стоимости и ограниченной эффективности нынешних технологий. Лидар, как правило, представляет собой дорогостоящую технологию, которая может не подойти для небольших, легких и более эффективных миссий завтрашнего дня. Размер, вес и требования к мощности ограничивают возможность применения этой технологии в большем количестве миссий. «Большинству людей нужна действительно высокая производительность, — сказал Стивен, — но они хотят, чтобы она была в небольшом, легком и энергоэффективном корпусе. Мы пытаемся найти лучший баланс, и стоимость имеет значение. Часто стоимость в большей степени обусловлена размер, вес и мощность, чем при фактической разработке, если мы запускаем что-то в космос. Именно здесь это становится дороже».
|
|
|
Стивен завершает трехлетнюю работу по улучшению лидаров посредством гранта Инициативы радикальных инноваций в рамках программы внутренних исследований и разработок Годдарда (IRAD). Их проект был подхвачен Управлением технологий наук о Земле НАСА для финансирования дальнейших улучшений. Как правило, лидарные приемники для улавливания света используют громоздкие линзы, каждая линза нуждается в определенной кривизне и размере, чтобы преломлять свет, в дополнение к конструкциям, удерживающим линзы, и другим механикам, сказал Стивен. Объективы большего размера более эффективны, и именно здесь лидарная технология имеет тенденцию становиться тяжелой. По его словам, плоская оптика использует новые типы наноструктурированных материалов для управления отдельными фотонами. Эти метаматериалы позволяют тонкой и легкой оптике выполнять те же функции, что и гораздо более крупные и дорогие трехмерные аналоги. «Мы работаем над тем, чтобы иметь возможность иметь семейство инструментов, обладающее некоторой гибкостью и оперативностью для удовлетворения потребностей конкретной миссии», — сказал Стивен. «Мы хотим разработать инструмент, который позволит вам лучше торговать с точки зрения размера, веса и мощности по сравнению с производительностью».
|
|
|
|
Инженер Годдарда Гуаннин Янг стремится улучшить лидар, производя свет с разными длинами волн из одного луча. Большинство современных лидаров используют несколько лучей одной длины волны для повышения их точности. Ян является основным исследователем CASALS, или параллельной искусственной интеллектуальной спектрометрии и адаптивной лидарной системы, лидарной технологии, которая может более эффективно охватить большую территорию. CASALS начинается с одного лазерного импульса, но вместо разделения этого импульса на множество направлений, в которых он должен двигаться, их технология меняет длину волны лазера с очень высокой скоростью. Свет разных длин волн затем выходит из лазерного передатчика под разными углами в зависимости от их длины волны. Эта последовательность импульсов создает подобие метлы, проносящуюся по изучаемому объекту, ландшафту или небесному телу. «Мы повысили эффективность, — сказал Янг, — и это позволит нам значительно уменьшить размер прибора». Помимо повышения эффективности, CASALS меньше обычного лидара. Ян сказал, что CASALS может помочь обеспечить более высокую плотность картографирования Земли, других планет и лун, а также помочь в автономном спуске и посадке. По словам Грэмлинга, как плоская оптика, так и сканирование по длине волны открывают новые возможности для лидарной технологии и являются частью целого ряда исследований, которые, как ожидается, откроют новые возможности в науке и навигации по далеким мирам.
|
|
|
|
Источник
|
