Bir tür olarak, içinde yaşadığımız kozmik alanı keşfetmek için son 61 yılda muazzam adımlar attık. Uzay sondalarımız güneş sistemimizdeki gök cisimlerinin birçoğunun harika fotoğraflarını elde etti. Ancak üzerine uzay aracı indirdiğimiz cisimlerin listesi çok kısa. Ay, Venüs, Mars, Titan, Eros, Iokawa ve 67P kuyruklu yıldızına yumuşak inişler yapıldı. Dünya dışı cisimlere iniş yapmak, yüzey topografyaları hakkındaki sınırlı bilgimiz nedeniyle zordur. Ay ve Mars nispeten iyi bir şekilde haritalandırılmıştır, ancak bu durumlarda bile, kesin iniş yörüngelerinin belirsizliği nedeniyle iniş araçlarını hala geniş düz alanlara yönlendiriyoruz. MACULA projesinin amacı, inişin havada asılı kalma aşamasında bir lidar taraması kullanarak aracın kendisinin güvenli bir iniş alanı bulmasını sağlamaktır.
MACULA Projesi, Colorado Boulder Üniversitesi'nde on havacılık ve uzay mühendisliği öğrencisine uzay araçları için lidar destekli bir EDL (Giriş, İniş, İniş) sistemi oluşturma görevinin verilmesiyle başladı. Lidar sistemi, 60 saniyelik iniş süresinde iniş bölgesini dik eğimler ve engeller açısından tarar. Yerleşik bilgisayar taramalardan elde edilen verileri alır ve iniş için en uygun noktayı belirlemek için kullanır.
Çoğu topografik lidar sistemi, tarama aralığı boyunca bir kızılötesi lazer ışınını yönlendirmek için gimballer, aynalar veya Risley prizmaları kullanır. MACULA ekibi, bir motor kontrol sistemi aracılığıyla ayarlanan iki Risley prizması kullanmıştır. Servo sürücüler burada devreye giriyor. Proje gereklilikleri, tarama ve analizin 20°'lik nadir (bir gezegende aracın hemen altındaki nokta) mesafeyi kapsamasını, 0,1 m'den daha iyi bir çözünürlüğe sahip olmasını ve 60 saniye içinde tamamlanmasını gerektiriyordu. Bu da motorların Risley prizmalarını taramayı tamamlamak için yeterince hızlı ve doğru bir şekilde döndürmesi gerektiği anlamına geliyordu.
Ekip üyesi Nick Dawson AMC ile iletişime geçtikten sonra AMC ona iki DPPANIU-020B080A servo sürücü için 25% indirim sağladı. Servo sürücülerin takılmasıyla motorlar gerekli hızlanma ve hızlara ulaşabildi ve simüle edilen iniş yeterince yavaş olduğu sürece sistem gerekli taramaları gerçekleştirebildi.
Sistem üzerinde aylarca yorulmadan çalıştıktan sonra ekip, test için simüle edilmiş bir iniş bölgesi inşa etti. Sistemleri bunları taradı, topografyayı belirledi ve iyi ve kötü iniş alanlarının ikili bir haritasını oluşturdu. İki set test gerçekleştirdiler: biri bölgenin doğrudan en uç noktaya yerleştirildiği set, diğeri ise tarama aralığının kenarına yerleştirildiği set. Sonuçlar mükemmel olmasa da inanılmaz derecede etkileyiciydi. MACULA ortalama olarak noktaların 96,6%'sini doğru işaretledi ve nadir denemelerinde .045%'lik bir hata olasılığına sahipti. Kenar denemelerinde MACULA yine de noktaların 92,9%'sini doğru işaretledi ve ortalama 1,82%'lik bir başarısızlık olasılığına sahipti.
MACULA Projesi iddialıydı. On öğrenci, güz dönemi boyunca haftada ortalama 200 adam-saat ve bahar dönemi boyunca haftada ortalama 170 adam-saat projeye emek verdi. Ve kritik tasarım aşamasında hesapladıkları marjın üçte biri olan sadece $641.57 ile $8,300 bütçelerinin altında kaldılar. Grup, zaman ve para bütçeleme konusunda bazı değerli dersler aldıklarını söylese de, sonuçta bu işi başardılar.
Öğrencilerin prototip sistemi elbette gerçek bir uzay aracında kullanılması pek mümkün olmayan bir kavram kanıtı. Ancak başarısı, uzay araştırmalarında devrim yaratabilecek lidar destekli EDL'ye meşruiyet kazandırarak, uyduların, asteroitlerin, kuyruklu yıldızların ve hatta belki de daha önce keşfetmeyi sadece hayal edebildiğimiz gezegenlerin yüzeylerini keşfetmemizi sağlayabilir.
Proje sitesine göz atın Buraya!