Molte regioni del sistema solare invitano all'esplorazione, ma sono considerati irraggiungibili a causa delle lacune tecnologiche negli attuali sistemi di atterraggio. Il progetto CoOperative Blending of Autonomous Landing Technologies (COBALT), condotto dalla direzione della missione per la tecnologia spaziale della NASA (STMD) e dalla direzione della missione per l'esplorazione e le operazioni umane, potrebbe cambiarlo.

Attraverso una campagna di voli questo mese fino ad aprile, COBALT maturerà e dimostrerà nuove linee guida, tecnologie di navigazione e controllo (GN&C) per consentire l'atterraggio di precisione per future missioni di esplorazione.

"COBALT ci consentirà di ridurre il rischio nello sviluppo di futuri sistemi di atterraggio e andrà a beneficio dei lander robotici sulle superfici planetarie consentendo un atterraggio autonomo di precisione, " ha detto LaNetra Tate, Esecutivo del programma Game Changing Development (GCD) di STMD. "Questa diventerà sicuramente una tecnologia rivoluzionaria".

La campagna abbinerà e testerà nuove tecnologie di sensori di atterraggio che promettono di fornire la soluzione di navigazione più precisa mai testata per le applicazioni di atterraggio nello spazio della NASA.

Le tecnologie, un Lidar Doppler di navigazione (NDL), che fornisce misurazioni ultraprecise della velocità e della portata della linea di vista, e il Lander Vision System (LVS), che fornisce la navigazione relativa al terreno, sarà integrato e testato in volo a bordo di un decollo verticale a propulsione a razzo, piattaforma di atterraggio verticale (VTVL). La piattaforma, chiamato Xodiac, è stato sviluppato da Masten Space Systems nel Mojave, California.

"In questa prima campagna di volo, abbiamo in programma di completare con successo l'integrazione, test di volo e analisi delle prestazioni del payload COBALT, " ha spiegato John M. Carson III, Responsabile del progetto COBALTO. "Questo è considerato un test passivo, dove COBALT raccoglierà esclusivamente dati, mentre il veicolo Xodiac farà affidamento sul suo GPS per la navigazione attiva.""

In una campagna di volo di follow-up nell'estate 2017, COBALT diventerà il sistema di navigazione attivo per Xodiac, e il veicolo utilizzerà il GPS solo come monitor di sicurezza e backup.

"La conoscenza di questi voli porterà allo sviluppo di sistemi da implementare nelle future missioni di atterraggio della NASA su Marte e sulla luna, " ha detto Carson.

Quindi, come funziona?

Le tecnologie stesse sono molto diverse, ma insieme sono una ricetta per un atterraggio di precisione.

L'NDL, sviluppato presso il Langley Research Center (LaRC) della NASA, è un'evoluzione di un prototipo pilotato dal precedente progetto ALHAT (Autonomous precision Landing and Hazard Avoidance Technology) sul veicolo NASA Morpheus nel 2014. Il nuovo NDL è più piccolo del 60%, funziona a quasi il triplo della velocità e fornisce misurazioni a più lungo raggio.

"NDL è funzionalmente simile ai sistemi radar utilizzati nei precedenti lander su Marte, Phoenix e Mars Science Laboratory, " ha spiegato Farzin Amzajerdian, capo scienziato NDL a Langley. "La differenza principale è che l'NDL utilizza un laser invece di un microonde come trasmettitore. Il funzionamento a una frequenza di quasi quattro ordini di grandezza superiore rende la misurazione molto più accurata. L'NDL è anche molto più piccolo dei sistemi radar, il che è un grosso problema dato che ogni grammo conta quando si invia un lander su Marte o in altre destinazioni".

LVS, sviluppato presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, è un sistema di navigazione basato su fotocamera che fotografa il terreno sotto un veicolo spaziale in discesa e lo abbina alle mappe di bordo per determinare la posizione del veicolo, ha spiegato Carl Seubert, il capo progetto COBALT al JPL.

"Ciò consente all'imbarcazione di rilevare la sua posizione rispetto ai grandi rischi di atterraggio visti nelle mappe di bordo, come grossi massi e affioramenti di terreno, " disse Seuber.

COBALT è un trampolino di lancio per queste tecnologie, che troveranno la loro strada nelle missioni future. Il design NDL è orientato verso l'infusione su luna a breve termine, Marte o altre missioni. L'LVS è stato sviluppato per l'infusione nella missione di atterraggio robotico Mars 2020, e trova applicazione in molte altre missioni.

"Sia NDL che LVS provengono da oltre un decennio di investimenti in ricerca e sviluppo della NASA su più progetti all'interno di programmi di esplorazione robotica e umana, e dal duro lavoro e dalla dedizione del personale in tutta l'agenzia, " ha detto Carson.

"Queste tecnologie COBALT danno alla navicella spaziale luna e Marte la capacità di atterrare in modo molto più preciso, migliorare l'accesso a siti interessanti in terreni complessi e a qualsiasi risorsa esplorativa precedentemente dispiegata in superficie, "ha detto Jason Crusan, direttore della divisione Advanced Exploration Systems della NASA. "Anche gli atterraggi saranno più controllati e dolci, potenzialmente consentendo gambe di atterraggio più piccole e riserve di propellente, e con conseguente minor rischio di missione, massa e costo".

Il team COBALT è gestito presso il Johnson Space Center (JSC) della NASA a Houston, e comprende ingegneri di JSC, JPL a Pasadena, California, e LaRC a Hampton, Virginia. Tutti e tre i centri condurranno congiuntamente la campagna di volo e l'analisi dei dati post-volo.

"Il progresso e il successo del progetto COBALT si sono basati sulla dinamica di squadra tra i centri della NASA iniziata durante il precedente progetto ALHAT, " ha affermato Carson. "Il team ha l'obiettivo comune di sviluppare e implementare tecnologie GN&C per l'atterraggio di precisione, e mantengono una comunicazione costante e un focus sulla collaborazione per appianare le sfide tecniche e i vincoli operativi necessari per sviluppare, interfaccia e testare con successo i sensori e il carico utile."

COBALT coinvolge più programmi della NASA, compresi i sistemi avanzati di esplorazione (AES) della Direzione delle missioni umane e operative, e i programmi Game Changing Development e Flight Opportunities, entrambi sotto STMD. In collaborazione con il programma AES, La NASA sta aprendo la strada per spingersi più lontano nello spazio.

Con sede presso l'Armstrong Flight Research Center della NASA a Edwards, California, il programma Flight Opportunities finanzia test di volo di sviluppo tecnologico su fornitori di spazi suborbitali commerciali di cui Masten è un fornitore. Il programma ha precedentemente testato l'LVS sul razzo Masten e convalidato la tecnologia per il rover Mars 2020.

I voli COBALT dimostreranno la fattibilità delle misurazioni miste di LVS e NDL per la precisione, atterraggio morbido controllato delle future missioni. Mentre i sensori sono fattori chiave per le future missioni di atterraggio umano e robotico su Marte, la luna e altre destinazioni del sistema solare, il payload COBALT fornirà anche una piattaforma riutilizzabile per l'integrazione e il test di altre capacità di atterraggio di precisione e prevenzione dei rischi sviluppate all'interno della NASA o dell'industria.