ISS’de seyir sistemi olan Raven, kısa süre içinde NASA’ya uzay aracına hizmet edebilecek ve bunları uçakta ikmal edebilen bir özerk sistem kurmasına izin verebilir.
Uydular, çalışmaya devam etmeleri için ihtiyaç duydukları bakımı nasıl buluyorlar? Birçok uydu; muhtemelen hiç geri alınmayacakları anlayışı ile yörüngede tutulur. Yakıt tükendiğinde, etkin bir şekilde önemsiz olurlar. Bu arada, şirketler ve hükümetler benzer bir uzay aracı oluşturmak ve yörüngeye koymak için fahiş fiyatlar ödüyorlar.
Mevcut uzay araştırması sistemi, bir malzeme perspektifinden oldukça yoksundur. Bunun ötesinde, gelecekte gelecek birçok NASA misyonu, tekneler uzaya daha uzak ve uzak gönderilmekte ve NASA mühendislerinin ulaşamayacağı yerlerde sürekli olarak bu tür bir teknolojiyi gerektirmektedir.
Ancak özerk olarak buluşma ve başka bir uzay aracı ile rıhtım şeklinde umut var.
Alanın karanlığında saatte 16.000 mil seyahat eden iki araç düşünün. Yakıt taşıyan servis aracının, yakıtı tükenmekte olan alıcı araca sürekli olarak yaklaştığını (ya da”kovaladığını”) varsayalım. Uzaydaki tüm uyduların % 99’u uçuş sırasında kullanılmak üzere tasarlanmadığından, alıcı araçta buluşmayı kolaylaştırmak için işaretler bulunmamaktadır.
Dahası, bu araçlar genellikle Dünya’dan uzakta olduğunda iletişiminde gecikmeler yaşanan araçlardır. Bu, yer operatörleri, çarpışmaları önlemek ve alıcı araçla düzgün bağlantı noktasına sahip olmak için hızlı ve doğru komutlar veremez demektir. Sonuç olarak, servis sağlayıcı, alıcıyı özerk bir şekilde takip etmeli ve buluşmayı tek başına başarmalı.
NASA, hedef araçlarını izleyebilmesi, hız eşleştirmesi ve hedef araçlar ile bağlantı kurabilmesi için sensörler, görüntü işleme algoritmaları ve yüksek hızlı alana dayalı aviyonik geliştirmeye çalışıyor.
Raven teknolojisi, NASA’nın ‘özerk alan buluşması’nın gerçek olması için atılmış büyük bir adımdır.
Raven Gelişmiş Algoritması Nasıl Olacak?
Raven, yörüngedeki uzay aracına hizmet etmek, gerekli teknolojileri test etmek ve geliştirmek için tasarlanmış bir teknoloji modülüdür. Sensör verileri ve makine öğrenme algoritmaları hakkında bilgi toplar ve dünyadaki mühendislere bilgi sağlamak için, bunları işler.
Raven, bilim insanlarının yörüngedeki bir uydu ile robotik olarak yaklaşması ve demirlemesine ihtiyaç duyan ve hava yastığı hizmetinde bulunması gereken tahmin algoritmalarını geliştirmelerinde yardımcı olacaktır. Raven, Şubat ayının sonunda ISS’ye (Uluslararası Uzay İstasyonu) gönderildi ve 23’üncü hedefine ulaştı. İki yıllık bir görev süresince, uzay aracının ISS’ye katılmak veya ayrılmak için yaklaşık 50 yörüngesini gözlemleme şansı olacak.
Raven yaklaşık 1 km uzaklıktaki tüm ziyaret araçlarını gözlemleyecek ve yaklaşık 20 metre uzaklıktaki araç yörüngesindeki verileri toplayacak. Bu gözlemler gerekli gerçek zamanlı algoritmaları ilerletmek için kullanılacaktır. Veriler birkaç farklı araçtan elde edildiğinden, geliştirilen algoritmaların araçların boyut ve şekillerine göre farklılık gösterebilme hassasiyetini anlamak mümkün olacaktır. Her bir araç için en az beş adet buluşma noktası gözlemleneceğinden, bilim adamları belirli bir araç boyutu ve şekli için algoritmaların performansını öngörebilen istatistikler geliştirebilecektir.
Sistemin Kurulumu ve Kalibrasyonu
Raven, ISS’de kurulduktan sonra, Raven operatörleri tüm komut, telemetri ve veri yollarını kontrol edecektir. Sonra, sensörleri kontrol etmek ve sistemi kalibre etmek için yer operatörleri, sensörleri, Dünya görüntüsünü, ISS’yi ve halihazırda sabitlenmiş araçları görebildikleri yere götüreceklerdir.
Ziyaret eden bir aracın ISS’ye yaklaşmasından bir gün önce operatörler, Raven’ın işlemci, yazılım veya bellek güncellemeleri, iki eksenli gimbal ve sensörler gibi farklı modüllerini kontrol etmeye başlayacak. Ardından, sensörler ziyaret aracına doğru yönlendirilecek ve vizyon işleme algoritmaları, araç ISS’den 1 km içeride olacak şekilde yapılacaktır. Sistem, sensörlerin bir aracı işaret etmesini sağlamak için farklı özerklik seviyeleri kullanabilir.
Raven’ın İhtiyacı olan Donanım Nedir?
Raven değişken görme alanı lensi, uzun dalga kızılötesi kamera ve kısa dalga flaşlı LiDAR ile görünür bir kamera gibi çoklu sensörleri test edecek. Bu sensörlerden gelen veriler, 100 metrelik mesafelerde ve 1 Hz’e kadar olan oranlarda toplanacaktır. Sensörler, her ziyaret eden araçtan çok, istasyona kurulacağı için, donanımı çok sayıda misyon için tekrar kullanmak ve maliyetleri önemli ölçüde azaltmak mümkün olacak.
Raven, algoritmaların geliştirilmesine ve sensörlerin test edilmesine ek olarak, ortak bir donanım paketinin çeşitli buluşma operasyonları gerçekleştirmek için yeterli olup olmadığını da inceleyecektir. Bu işlemler, bir kooperatif hedefe yerleştirme ve düzensiz bir asteroid üzerine iniş yapmayı içerir.
Raven’ın CAD modeli aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu şekilde gösterildiği gibi Raven, optik sensörler ve ısıtıcılar, termostatlar ve termistörler, termal konaklama birimleri gibi tüm sensörlerini içeren genel bir sensör muhafazasına sahiptir.
Aşağıdaki resimde Raven’ın üç sensörü gösterilmektedir: VisCam, IRCam ve Inertial Measurement Unit (IMU).
IMU, üç MEMS jiroskop, üç MEMS ivmeölçer ve üç eğim ölçer içerir. Raven, bu jiroskopların her biri, ivmeölçerleri ve eğimölçerler için ayrı bir sıcaklık sensörü kullanır. Bu şekilde sistem, sıcaklık farklılıklarını hesaba katabilir ve diğer sensörlerin okumalarını daha doğru şekilde yorumlayabilir.
Yukarıdaki CAD modelinde gösterildiği gibi, flaş LiDAR, sensör muhafazasının ön paneline monte edilmiştir. Modda flaş LiDAR’ın verici ve alıcısı optiklerini görebilirsiniz. Flaş LiDAR, nesneleri aydınlatır ve yansıtıcı yüzeyin mesafesini bulmak için yansıtılan ışığı analiz eder. Raven bunu 30Hz’e kadar bir hızla yapabilir.
Dahası, LiDAR, 20 veya 12 derecelik bir iletim FOV’si arasında geçiş yapmak için optik bir anahtar kullanıyor. Bu, LiDAR okumalarının sinyal-gürültü oranını önemli ölçüde artırabilir.
SpaceCube 2.0 Mühendislik Modeli, Raven’ın işlemci birimidir. Bu FPGA’lerden birinin, ana tahta denetleyicisi görevi gören üç Xilinx Virtex-5 FPGA kullandığı ve diğer ikisi Raven uçuş yazılımını uygulayan, uygulamaya özgü kodları çalıştıran ana makineyi kullanıyor.
NASA’nın Maryland’daki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki SSPD’nin Müdür Yardımcısı Ben Reed’e göre, ‘özerk buluşma’ gelecek NASA misyonları için çok önemlidir ve Raven, bu daha önce yapılmamış olan teknolojiye erişmiştir.
