Es ist Zeit, Routine-Raumflugbetrieb zum Mond (Op-Ed) erweitern

John Thornton ist CEO von Astrobotic Technology. Er trug dieses Artikels auf Space.com der Experte stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Wenn die XPRIZE Stiftung die Google Lunar XPRIZE im Jahr 2007 angekündigt, erklärte Astrobotic Technology Vorsitzender rot Whittaker seine Absicht, am ersten Tag zu konkurrieren. Seitdem arbeiten wir methodisch auf die Technologie und Operationen für den großen Preis von $ 20 Millionen. Wir haben dies von Anfang an angesprochen, als Gelegenheit, ein Geschäft aufzubauen.

Mit nur wenigen Mondlandungen seit Apollo bleibt ein tiefen kultureller glauben, dass sie außerordentlich schwierig und teuer sind. Kühne, riskante Aktivitäten nennt man "Mond Schüsse." In der Tat, NASA schätzte, dass das Apollo-Programm $ 170 Milliarden in 2005 Dollar Kosten – über $ 28 Milliarden für jede der sechs Landungen.

In den 42 Jahren seit Apollo gereift Weltraumtechnologie. Die meisten Subsysteme für die Mondlandung benötigt – vom star Tracker (Kameras, die ein Raumschiff Haltung im Verhältnis zu den Sternen zu messen), Antrieb – sind im Handel erhältlich ab Lager. Starts sind kommerziell erhältlich, geostationären Transfer Orbit oder Trans lunar Injection. Die Gesamtkosten für eine Mondlandung, die gesamte Kapazität einer Trägerrakete (im Gegensatz zu fliegen als sekundäre Nutzlast eine kleinere Mission) verwendet ist jetzt zwischen $ 100 Millionen und $ 200 Millionen. Zum Vergleich: beinhaltet DirecTV Satellitenflotte ein Dutzend Satelliten, die eine geschätzte $ 700 Millionen einzelnen Kosten.

Obwohl die Technologie nun in greifbarer Nähe ist, ist das bootstrapping eines neuen Markts immer anspruchsvoll. Unternehmen und Forschungseinrichtungen wird nicht routinemäßig entwickeln lunare Nutzlasten bis regelmäßige, erschwinglichen Transport versichert, aber das Transportgeschäft wird nicht Reifen, bis zuverlässige Nutzlast Kunden die Investition zu rechtfertigen.

Der Google Lunar XPRIZE – den größten internationalen Incentive Preis aller Zeiten – wurde wichtig, diese Blockade zu brechen. Neben dem Hauptpreis von $ 20 Millionen umfasst der ursprünglichen $ 30 Millionen Geldbeutel ein Preisgeld von $ 5,000002 Millionen und Bonus-Preise für bestimmte Ziele wie Mond Nacht überleben und historische Stätten zu besuchen. Der 29 Teams, die das Rennen eingegeben, sind 18 immer noch voran. Vor kurzem hat Google Lunar XPRIZE Meilenstein-Preise im Gesamtwert von bis zu $ 6 Millionen für Treffen 2014 technische Meilensteine in drei Kategorien: Landung, Mobilität und Imaging. Astrobotic und Mond Express sind die beiden einzigen Teams, um die Runde Leistung in allen drei Kategorien zu gelangen. [5 Private Moon-Rennteams konkurrieren für $ 6 Millionen-Bonus]

NASA hat auch eine entscheidende Rolle gespielt. Im Jahr 2010 NASA verpflichtet eine Gesamtmenge von $ 30 Millionen in Innovative Lunar Demonstrationen Daten (ILDD) Verträge sechs Unternehmen — einschließlich Astrobotic —, die technischen Daten aus der Entwicklung der Roboter Mondlandungen zu kaufen. Im Februar 2014 angekündigt NASA Lunar Ladungtransport und Landung weichen Touchdown(Lunar CATALYST) Initiative, die einen kommerziellen Partner um Roboter lunar Lander Fähigkeiten zu entwickeln sucht. Bis heute hat NASA 15 Aufträge vergeben, um Astrobotic, am meisten davon in Richtung Astrobotics Entwicklung der Mondmission Fähigkeit beigetragen haben.

Statt Nutzlast Kunden mit bescheidenen Budgets als "sekundäre Nutzlast" behandeln, konzentriert sich Astrobotic seine Mission Operationen zu unterstützen. Wir berechnen $ 1,2 Millionen pro Kilogramm von 1 kg bis 270 kg Nutzlast auf der Mondoberfläche auf unsere Griffin Lander mit niedrigeren Kosten Optionen für Nutzlasten tragen, die von uns auf dem Weg zu trennen. Wir haben zwei Dutzend Nutzlasten interessiert unsere erste Mission, die zusammen unsere Kapazität übersteigen. Potenzielle Kunden zählen NASA und kleinere Regierung Weltraumprogramme, kommerzielle Wagnisse und anderen Google Lunar XPRIZE Teams.

Eine Trägerrakete SpaceX Falcon 9 legt Griffin in Trans lunar Injection, eine Flugbahn, die durch den Mond schwingen wird. Dadurch haben genug von der Mission Gesamtenergiebedarf, dass die einstufige Griffin Lander den Rest erledigen kann erheblich vereinfacht die gesamte Mission.

Greif dann entlang einer vorgeplanten Flugbahn navigiert und führt eine Brems-Manöver um Mondbahn einzugeben. Bis zu diesem Punkt setzt die Mission auf Integration von handelsüblichen Subsysteme und Techniken, die entwickelt und getestet für die Umlaufbahn der Erde, von der Einführung um Communications, Antriebs-, Radio-Triangulation, ein star-Tracker und eine inertiale Messeinheit (IMU).

Griffin führt eine andere Bremsen Manöver um Mondumlaufbahn zu verlassen und seine ersten Abstieg beginnen. Es ist an dieser Stelle, dass Griffin das komfortable technologische Ökosystem der Erdumlaufbahn Subsysteme fährt und muss sich auf neue Funktionen am Astrobotic entwickelten verlassen.

Astrobotic die erste Mission wird landen und den Mond Lacus Mortis Region erkunden. Lateinisch für "Lake of Death" Lacus Mortis ist eine Ebene der basaltische Lavaströme. Es enthält eine Grube, die eine überzeugende Explorationsziel. Die Grube Ostwand ist teilweise zusammengebrochen, schaffen eine einladende Rampe, die könnte eines Tages von einem Roboter Rover durchzogen werden.

Die Kombination aus Radio-Triangulation, star-Tracker und IMU eignen sich gut für Umlaufbahn, aber sind nicht genau genug, um sichere Landung in der Nähe einer Grube. Terrestrische, unbemannte Fluggeräte auf GPS angewiesen, aber das ist keine Option auf dem Mond. Stattdessen entwickelte Astrobotic proprietäre Vision-Algorithmen, die Position und Haltung des Lander zu verfolgen.

Griffins automatisierte System unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von Systemen wie der NASA autonomen Landung Gefahr Vermeidung Technologie (ALHAT), die Leute auf der Mondoberfläche liefern soll. Griffins automatisierte System entscheidet ganz ohne menschliches Zutun. Die kleine Bodenfreiheit typisch für Roboter Landers erfordert die Fähigkeit, kleine Objekte auf der Oberfläche zu erkennen. Um Masse zu reduzieren, das System mit festen zeigt Sensoren verwendet, um die benötigten Ansichten der Oberfläche und stützt sich stärker auf Kameras für genaue Standortinformationen. Wir setzen auf die genau gelegen, hochauflösendes Bildkarten von der Mondoberfläche aus NASA-orbital-Missionen. Das automatisierte System ist Low-Power, leicht und äußerst präzise.

Dieser Landeanflug hat zwei bedeutende Herausforderungen. Die Vision-Algorithmen benötigt, um die Landung zu erreichen gab es nicht – wir hatten, sie selbst zu erfinden. Darüber hinaus existiert der Rechenleistung benötigt, um diese Algorithmen ausführen in einer Form nicht, die für den Betrieb im Vakuum des Weltraums realisierbar ist. Unser Milestone Preis Lieferumfang gehört Demonstration der eigenen Flug-fähige-computing-System.

Vor kurzem beweisen wir unsere Landeanflug auf einer vertikal-startendes, vertikale Landung Rakete. Die Rakete trug Griffins Sensoren durch den endgültigen Abstieg Teil unserer Landung Flugbahn, schnell von 250 Höhenmeter absteigend, Bremsen und dann Eingabe einen konstante Geschwindigkeit gleiten Hang. Da die Rakete abstammen, gescannt Griffins Sensoren den Boden, um Gefahren zu erkennen und wählen einen sichere Landung-Punkt. Wir hatten einen makellosen Flug.

Wenn wir die Mondoberfläche zu erreichen, stehen wir vor neuen Herausforderungen. Ein Mondfahrzeug müssen sehr geringen Masse, Energie effizient sein und unwegsames Gelände mit keine Chance auf Rettung zu navigieren. Die schwierigsten Herausforderungen sind thermische. Auf der Erde die Atmosphäre blockiert ein Großteil der Strahlung der Sonne und Luft sorgt für Kühlung. Ein Mondfahrzeug betreibt in direkter Sonneneinstrahlung in einem Vakuum, wo die Wärme nur durch Strahlung oder direkte Wärmeleitung abgeführt werden kann. Betrieb terrestrischer Elektronik in diesem Umfeld wäre wie einen Laptop in Decken einwickeln und läuft es umfassende. Um die Dinge zu komplizieren, Regolith unter der Rover heizt oberhalb der Siedetemperatur des Wassers lunar mittags und fällt auf die kryogenen Temperaturen in der Nacht.

In Zusammenarbeit mit der Carnegie Mellon University und NASA Finanzierung experimentierten wir um Elektronik zu identifizieren, die die Hitze des Tages und die Kälte der Nacht überleben können. Unsere Rover Architektur spiegelt die meisten der ankommenden Strahlung von der Sonne und dem Regolith und strahlt Wärme in kalten Himmel, so dass wir durch die heißesten Teile des Tages bedienen können.

Der Google Lunar XPRIZE erfordert, dass wir zwei "Mooncasts" zurück zur Erde übertragen. Dies erfordert, erhalten die notwendige Auflösung (720p in Farbe) mit einem massearmen-Kamera, die beide den Schock widerstehen und Schwingung der starten und arbeiten im Vakuum und Temperaturextremen der Mondoberfläche. Hochauflösende Bilder zurück zur Erde zu kommunizieren, ist eine große Herausforderung aufgrund der Entfernungen; Da die Rover ist so power Limited, Relais wir Bilder durch den Lander.

Wie eine moderne Columbus die Apollo-Astronauten gab uns unsere ersten close-up Einblick in Neuland und feuerte unsere Vorstellungskraft. Jetzt ist es Zeit für die Industrie zurück, immer noch mit Begeisterung, aber auch mit Pragmatismus. Der Mond bietet eine Fülle neuer Erkenntnisse unseres Planeten und unseres Sonnensystems. Es kann uns lehren, wie man auf einer Planetenoberfläche zu betreiben. An einem gewissen Punkt wird es wertvolle Ressourcen Ausbeute. Erstens haben wir zu einem festen Bestandteil der Gewerbeflächen.

Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich auf Space.com.