Mientras VIPER, el próximo rover lunar de la NASA, rueda sobre Mons Mouton , una gran montaña de cima plana en el Polo Sur de la Luna, una pequeña pero poderosa pieza de hardware será fundamental para que el equipo de conductores y científicos del rover le envíe comandos. hacia dónde se dirige y recibir valiosos datos científicos: una antena de alta ganancia con punta de cardán.
VIPER tiene una antena de baja y alta ganancia para transmitir y recibir datos de las antenas de la red de espacio profundo (DSN) en la Tierra. Su antena de baja ganancia envía ondas de radio a una tasa de datos baja, mientras que su antena de alta ganancia transfiere mucha más información (más de 100 veces más). Luego, los datos se transfieren desde el DSN al Centro de Control y Operaciones de Misiones Múltiples en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, donde se basan las operaciones del rover.
“Apuntar la antena de alta ganancia de VIPER en la orientación correcta es una de las funciones más críticas que tiene el rover”, dijo Arno Rogg, ingeniero de sistemas de rover en Ames. “Sin su antena, el rover no puede recibir comandos mientras está en movimiento en la Luna y no puede transmitir ninguno de sus datos a la Tierra para que los científicos logren los objetivos de su misión”.
El último prototipo del VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover), conocido como MGRU3 (Moon Gravitation Representative Unit 3) durante una prueba nocturna en el Roverscape en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California.Créditos: NASA/Arno Rogg
Por qué es importante
VIPER está diseñado para usar computación distribuida , lo que permite a los ingenieros descargar imágenes y otros datos del rover para un procesamiento rápido, en lugar de tener que depender únicamente de la computación interna más lenta del rover.
“Esto abre un proceso para las operaciones científicas fuera del planeta que nos permite ser muy receptivos a la situación en la Luna a medida que se revela”, dijo la Dra. Zara Mirmalek, directora adjunta de integración y operaciones científicas de VIPER en Ames. “El equipo científico puede reaccionar casi en tiempo real e influir en dónde se mueve el rover para cumplir con los objetivos científicos de la misión”.
Para transmitir grandes cantidades de datos a través de las 240.000 millas que separan la Tierra y la Luna, VIPER estará equipado con una antena que puede enviar información a lo largo de un haz estrecho muy enfocado. Con la excepción de las paradas planificadas para tomar panoramas de su entorno lunar, usar su taladro, esperar cortes de comunicación ocasionales o períodos de sombra en refugios seguros, VIPER estará constantemente en movimiento. El rover pasará la mayor parte de su tiempo conduciendo y utilizando su conjunto de espectrómetros y cámaras para mapear la ubicación y concentración de agua lunar y otros volátiles en la superficie de áreas de interés científico, lo que significa que es esencial que el rover pueda para apuntar constante y precisamente su antena mientras se mueve.
“El rover está equipado con diferentes sensores que funcionan juntos y le permiten saber hacia dónde apuntar y decirle al cardán que ajuste la dirección de la antena hasta 10 veces por segundo, incluso cuando el rover podría estar rebotando sobre rocas y laderas de cráteres”. dijo Rogg. “Pero saber hacia dónde apuntar es extremadamente complejo”.
VIPER utiliza su computadora a bordo y algunos sensores diferentes para calcular con precisión y frecuencia su posición en la Luna. Un sensor es su rastreador de estrellas: una cámara sensible que toma fotografías del campo de estrellas sobre VIPER. Al comparar las imágenes con su mapa de estrellas incorporado, el rastreador de estrellas puede determinar en qué dirección se orienta VIPER. VIPER también usa un conjunto de giroscopios para rastrear qué tan rápido gira el rover. Usando los datos combinados, el rover ordena al cardán que haga ajustes finos para compensar el movimiento del rover a fin de mantener la antena siempre apuntando a la Tierra.
Volteando el problema
Pero los ingenieros se enfrentaron a un problema: ¿cómo se puede probar un sistema de este tipo en la Tierra? ¿Su solución? Da la vuelta al problema y conduce un prototipo de rover en California con una antena apuntando a la Luna. Recientemente completaron las pruebas nocturnas en Roverscape en Ames utilizando el último prototipo del rover, conocido como Unidad Representativa de Gravitación Lunar 3 (MGRU3), y encontraron que tanto la antena como el cardán funcionaron bien.
“Descubrimos que la Luna permaneció en el punto muerto incluso cuando el prototipo realizó una carrera de velocidad sobre la roca más grande en nuestro Roverscape, que es uno de los casos más desafiantes”, dijo Terry Fong, subgerente del rover VIPER. “Ahora estamos aún más seguros de que el sistema funcionará en la Luna”.