El montaje final construido del Proyecto MACULA.
Como especie, en los últimos 61 años hemos hecho enormes progresos en la exploración del espacio cósmico en el que vivimos. Nuestras sondas espaciales han obtenido maravillosas fotos de muchos de los cuerpos celestes de nuestro sistema solar. Sin embargo, la lista de cuerpos en los que hemos aterrizado realmente las naves espaciales es muy corta. Se han producido alunizajes suaves en la Luna, Venus, Marte, Titán, Eros, Iokawa y el cometa 67P. Aterrizar en cuerpos extraterrestres es difícil debido a nuestro limitado conocimiento de la topografía de su superficie. La Luna y Marte se han cartografiado relativamente bien, pero incluso en esos casos, seguimos apuntando los aterrizadores a grandes áreas planas debido a la incertidumbre de las trayectorias exactas de aterrizaje. La idea del proyecto MACULA es permitir que la propia nave localice un espacio de aterrizaje seguro utilizando un escáner lidar durante la fase de planeo del aterrizaje.
El proyecto MACULA comenzó en la Universidad de Colorado Boulder cuando se asignó a diez estudiantes de ingeniería aeroespacial la tarea de crear un sistema EDL (Entry, Descent, Landing) asistido por lidar para naves espaciales. Durante los 60 segundos que dura el descenso, el sistema lidar explora la zona de aterrizaje en busca de pendientes pronunciadas y obstáculos. El ordenador de a bordo toma los datos de los escaneos y los utiliza para determinar el lugar más apropiado para aterrizar.
El conjunto del escáner.
La mayoría de los sistemas lidar topográficos utilizan cardanes, espejos o prismas Risley para dirigir un rayo láser infrarrojo sobre el rango de exploración. El equipo de MACULA utilizó dos prismas Risley ajustados mediante un sistema de control motorizado. Ahí es donde entran en juego los servoaccionamientos. Los requisitos del proyecto exigían que el escaneo y el análisis cubrieran 20° del nadir (el punto de un planeta situado directamente debajo de la nave), tuvieran una resolución superior a 0,1 m y se completaran en 60 segundos. Esto significaba que los motores debían girar los prismas Risley con la suficiente rapidez y precisión para completar la exploración.
Una unidad AMC está conectada.
Después de que Nick Dawson, miembro del equipo, se pusiera en contacto con AMC, ésta le concedió un descuento de 25% en dos servoaccionamientos DPPANIU-020B080A. Con los servoaccionamientos instalados, los motores pudieron alcanzar la aceleración y las velocidades requeridas, y el sistema pudo realizar los escaneos necesarios siempre que el descenso simulado fuera lo suficientemente lento.
El equipo comienza las pruebas de nadir.
Tras meses de trabajo incansable en su sistema, el equipo construyó una zona de aterrizaje simulada para probarla. Su sistema las escaneó, determinó la topografía y creó un mapa binario de espacios de aterrizaje buenos y malos. Realizaron dos conjuntos de pruebas: uno en el que la zona se situaba directamente en el nadir y otro en el que se situaba en el borde del rango de escaneo. Los resultados, aunque no fueron perfectos, fueron increíblemente impresionantes. De media, MACULA marcó correctamente el 96,6% de los puntos y tuvo una probabilidad de fallo de 0,045% en las pruebas de nadir. En las pruebas de borde, MACULA todavía marcó correctamente 92,9% de los puntos y tuvo una probabilidad de fallo de 1,82% de media.
El proyecto MACULA era ambicioso. Por término medio, los diez estudiantes dedicaron 200 horas de trabajo a la semana al proyecto durante el semestre de otoño y 170 horas de trabajo a la semana durante el semestre de primavera. Y llegaron por debajo de su presupuesto de $8.300 con sólo $641,57 de sobra, un tercio del margen que calcularon en su fase crítica de diseño. Aunque el grupo dijo que había aprendido algunas lecciones valiosas sobre la presupuestación de tiempo y dinero, al final lo consiguieron.
El sistema prototipo de los estudiantes es, por supuesto, una prueba de concepto que probablemente nunca se suba a una nave espacial real. Sin embargo, su éxito da legitimidad a la EDL asistida por lidar, que puede revolucionar la exploración espacial, permitiéndonos explorar las superficies de lunas, asteroides, cometas y quizás incluso planetas que antes sólo podíamos imaginar.
Consulte el sitio del proyecto ¡Aquí!
