Podobnie jak znane punkty orientacyjne mogą dać podróżnikom poczucie kierunku, gdy ich smartfony stracą namierzanie sygnałów GPS, inżynier NASA uczy maszynę korzystania z funkcji na horyzoncie Księżyca do nawigacji po powierzchni Księżyca.
„Dla geotagowania, bezpieczeństwa i nauki ważne jest, aby odkrywcy dokładnie wiedzieli, gdzie się znajdują podczas eksploracji księżycowego krajobrazu” – powiedział Alvin Yew, inżynier naukowy w Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA w Greenbelt w stanie Maryland. „Wyposażenie urządzenia pokładowego w lokalną mapę pomogłoby w każdej misji, zarówno zrobotyzowanej, jak i ludzkiej”.
// Opis zdjęcia: Zbiór grzbietów, kraterów i głazów, które tworzą księżycowy horyzont, może być wykorzystany przez sztuczną inteligencję do dokładnego zlokalizowania księżycowego podróżnika. System opracowywany przez inżyniera ds. badań Alvina Yew zapewniłby usługę lokalizacji kopii zapasowych dla przyszłych odkrywców, robotów lub ludzi. Credits/Źródło: NASA/MoonTrek/Alvin Yew //
NASA współpracuje obecnie z przemysłem i innymi międzynarodowymi agencjami w celu opracowania architektury komunikacji i nawigacji dla Księżyca. LunaNet wniesie na Księżyc możliwości „podobne do Internetu”, w tym usługi lokalizacyjne.
Jednak odkrywcy w niektórych regionach na powierzchni Księżyca mogą wymagać nakładających się rozwiązań pochodzących z wielu źródeł, aby zapewnić bezpieczeństwo w przypadku braku dostępnych sygnałów komunikacyjnych.
„Kiedy mówimy o eksploracji człowieka, niezwykle ważne jest posiadanie niezawodnych systemów tworzenia kopii zapasowych” – powiedział Yew. „Motywacją dla mnie było umożliwienie eksploracji krateru księżycowego, gdzie cały horyzont byłby krawędzią krateru”.
Yew zaczął od danych z Lunar Reconnaissance Orbiter NASA, w szczególności Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA). LOLA mierzy nachylenia, chropowatość powierzchni Księżyca i generuje mapy topograficzne Księżyca w wysokiej rozdzielczości. Yew szkoli sztuczną inteligencję, aby odtwarzała cechy na horyzoncie księżycowym, tak jak wyglądały one dla odkrywcy na powierzchni Księżyca przy użyciu cyfrowych modeli wysokości LOLA. Te cyfrowe panoramy można wykorzystać do skorelowania znanych głazów i grzbietów z tymi widocznymi na zdjęciach zrobionych przez łazik lub astronautę, zapewniając dokładną identyfikację lokalizacji dla dowolnego regionu.
„Koncepcyjnie jest to jak wyjście na zewnątrz i próba ustalenia, gdzie się znajdujesz, badając horyzont i okoliczne punkty orientacyjne” – powiedział Yew. „Chociaż oszacowanie lokalizacji boiska może być łatwe dla osoby, chcemy zademonstrować dokładność na ziemi do mniej niż 30 stóp (9 metrów). Ta dokładność otwiera drzwi do szerokiej gamy koncepcji misji do przyszłej eksploracji”.
Efektywnie wykorzystując dane LOLA, urządzenie przenośne można zaprogramować z lokalnym podzbiorem danych o terenie i wysokości, aby oszczędzać pamięć. Według pracy opublikowanej przez badacza Goddarda, Erwana Mazarico, odkrywca Księżyca może zobaczyć co najwyżej około 180 mil (300 kilometrów) z dowolnego niezakłóconego miejsca na Księżycu. Nawet na Ziemi technologia lokalizacji Yew może pomóc odkrywcom w terenie, w którym sygnały GPS są zakłócone lub narażone na zakłócenia.
System geolokalizacji Yew będzie wykorzystywał możliwości narzędzia GIANT (Goddard Image Analysis and Navigation Tool). To narzędzie do nawigacji optycznej, opracowane głównie przez inżyniera Goddarda, Andrew Liounisa, dwukrotnie sprawdziło i zweryfikowało dane nawigacyjne dla misji NASA OSIRIS-REx mającej na celu pobranie próbki z asteroidy Bennu (patrz CuttingEdge, lato 2021).
W przeciwieństwie do radarów lub narzędzi laserowych, które pulsują sygnały radiowe i światło na cel w celu analizy powracających sygnałów, GIANT szybko i dokładnie analizuje obrazy, aby zmierzyć odległość do i między widocznymi punktami orientacyjnymi. Wersja przenośna to cGIANT, biblioteka pochodna autonomicznego systemu naprowadzania i kontroli nawigacji (autoGNC) firmy Goddard, który zapewnia autonomiczne rozwiązania misji na wszystkich etapach operacji statków kosmicznych i łazików.
Łączenie interpretacji AI wizualnych panoram ze znanym modelem terenu księżyca lub planety może zapewnić potężne narzędzie nawigacyjne dla przyszłych odkrywców.
