El vehículo es un banco de pruebas de vuelo autónomo que se utiliza para probar hardware, sensores y algoritmos. Estos sensores y algoritmos incluyen cosas como cámaras a bordo que, con un software especializado de guía, navegación y control, podrían ayudar en la captura de desechos espaciales en órbita, el acoplamiento en el espacio con un depósito de combustible, el acoplamiento de un módulo de aterrizaje robótico con un módulo de comando en órbita y el encuentro de múltiples etapas no tripuladas para la exploración humana en el espacio profundo del Sistema Solar . [2]
Historia
El desarrollo inicial de software y hardware se realizó en un vehículo precursor llamado Cold Gas Test Article , que utilizaba aire comprimido como propulsor y tenía un tiempo de vuelo de unos 10 segundos. El conocimiento adquirido a partir de este desarrollo y prueba se utilizó en el diseño del Mighty Eagle. [3]
El diseño del vehículo comenzó a finales de 2009 y la integración se completó en enero de 2011. El vehículo fue transportado a una instalación de pruebas en interiores y atornillado al suelo para las pruebas iniciales, seguidas de pruebas de vuelo libre. Las pruebas al aire libre en otra instalación se llevaron a cabo entre agosto y noviembre de 2011. En 2012, se desarrolló un área de pruebas en MSFC y el Mighty Eagle probó la tecnología de "Encuentro y captura autónomos". En 2013, se realizaron mejoras, incluidas patas que son aproximadamente 6,8 kg (15 libras) más ligeras, una cámara estéreo 3D que permite la detección y evitación de objetos 3D (tridimensionales) y un procesador de imágenes a bordo en preparación para las pruebas de "evitación de peligros". [4] [5]
En julio de 2013 se inició la construcción de un campo de riesgo (área de prueba para el módulo de aterrizaje) compuesto por 200 toneladas de simulador lunar en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales. [6]
En agosto de 2013 se completó el campo de peligros. La cámara 3D se instaló en un compartimento en el vehículo, lo que permitió orientarla en tres ángulos diferentes. [7]
Después de muchas pruebas (descritas a continuación), el módulo de aterrizaje Mighty Eagle fue puesto en "organización y almacenamiento" en diciembre de 2013. [8] La información del Proyecto de Desarrollo del Módulo de Aterrizaje Lunar Robótico de la NASA (también conocido como Mighty Eagle) se fusionó con la iniciativa Lunar CATALYST . [9]
Para más detalles, véase Proyecto de desarrollo de módulo de aterrizaje lunar robótico. [10]
El módulo de aterrizaje recibe su nombre del personaje Mighty Eagle, que surgió del videojuego Angry Birds . [11]
Presupuesto
Módulo de aterrizaje "verde" de tres patas: [1]
Combustible: peróxido de hidrógeno puro al 90 por ciento [1]
El empuje principal lo proporciona un propulsor EGC (cancelación de la gravedad terrestre) que proporciona entre 500 libras-fuerza (2200 N) y 700 libras-fuerza (3100 N) de empuje [3] [12]
El nitrógeno de alta pureza almacenado a ~3000 psi se regula hasta ~750 psi y se utiliza para expulsar el peróxido de los propulsores. El vehículo puede transportar 7 kilogramos (15 libras) de presurizante. [13] [14]
Doce propulsores del sistema de control de actitud (ACS), cada uno de los cuales proporciona 10 libras de fuerza (44 N) de empuje, proporcionan control de actitud [3]
Cámara 3D [1] [4] a la que se le ha asignado su propia batería como parte de la modificación número 200 del vehículo. [15]
Ordenador de a bordo encargado de la ejecución de perfiles de vuelo preprogramados [1]
Dimensiones: 4 pies (1,2 m) de alto y 8 pies (2,4 m) de diámetro [1]
Masa - cuando está cargada de combustible es de ~700 libras (320 kg) [1] [16]
Realiza despegues verticales y aterrizajes verticales (VTVL) [17]
Para obtener información adicional, consulte las páginas de información del módulo de aterrizaje lunar robótico. [1] [17]
Motores
Propulsor principal del Mighty Eagle de la NASA
El Mighty Eagle de la NASA produce empuje mediante la descomposición violenta de peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) utilizando plata como catalizador. [18]
Placa catalizadora de descomposición de peróxido en el propulsor principal
Pruebas
Antes de las pruebas de vuelo, cada subsistema se probó individualmente, incluido el sistema de propulsión. [12]
Pruebas de vuelo en 2011
Enero de 2011: los ingenieros de la NASA integraron y completaron con éxito las pruebas del sistema en un nuevo módulo de aterrizaje robótico en las instalaciones de Teledyne Brown Engineering en Huntsville. Parte de las pruebas consistieron en colocar el prototipo del módulo de aterrizaje robótico sobre patinetas modificadas y un sistema de rieles personalizado. Esta solución de bajo costo controló el movimiento durante las pruebas finales de los sensores, la computadora de a bordo y los propulsores del prototipo. [19] [20]
13 de junio de 2011: vuelo libre en interiores (sin ataduras) a 7 pies de altura durante 27 segundos. [21]
16 de junio de 2011: segundo vuelo libre que incluye un vuelo estacionario a 6 pies con descenso controlado. La unidad de medición inercial y el altímetro de radar se utilizaron para controlar el vuelo. [22]
23 de agosto de 2011: realizó una maniobra trasladada (es decir, se movió lateralmente) para ejecutar un aterrizaje controlado y seguro a 13 pies de la plataforma de lanzamiento. [23]
Octubre-noviembre de 2011: el Proyecto de Desarrollo de Aterrizaje Robótico del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville realizó una serie de pruebas complejas en el prototipo de módulo de aterrizaje. En las instalaciones de pruebas de propulsión del Centro de Pruebas Redstone en el Arsenal Redstone del Ejército de los EE. UU. en Huntsville, Alabama, la máquina voló hasta un metro, luego 30 pies y, finalmente, una prueba de vuelo récord de 100 pies. El vuelo duró 30 segundos. [24]
Pruebas de verano 2012
“Estas pruebas de aterrizaje nos proporcionarán los datos necesarios para ampliar nuestras capacidades y llegar a otros destinos”. [1]
8 de agosto de 2012: Mighty Eagle voló a una altura de 100 pies (30 m) y aterrizó de manera segura. [1]
28 de agosto de 2012: voló a una altura de 100 pies (30 m). Durante el vuelo de 35 segundos, el módulo de aterrizaje identificó automáticamente su destino a 10 m de distancia, voló hasta allí y aterrizó sin problemas. [11]
5 de septiembre de 2012: voló a una altura de 30 metros, utilizó una cámara a bordo para identificar un objetivo en tierra y luego aterrizó de manera autónoma en el lugar elegido. Esta vez, deliberadamente, solo llevaba 103 kilogramos de combustible. [25]
19 de octubre de 2012: Prueba de cambios de software en el marco del WGTA. [26]
25 de octubre de 2012: voló a una altura de 50 metros (160 pies), por encima de las copas de los árboles. [27]
Pruebas 2013
Se está preparando un área de prueba de campo de riesgo que simula la superficie lunar, incluidas las rocas. [28] Entre las modificaciones de software y hardware de prueba se encontraba la adquisición de un cuadricóptero cuya cámara WIFI puede filmar el vuelo. [29]
10 de abril de 2013: prueba de vuelo de regresión a tres pies con patas más ligeras. Las tres patas del vehículo estaban atadas al suelo. [4] [5] [30]
19 de abril de 2013: prueba de vuelo libre con cientos de estudiantes como espectadores. El vuelo se filmó con un cuadricóptero. [16] [31]
30 de agosto de 2013: Vuelo de prueba con cámara 3D atada en su nuevo compartimento orientable. [32]
16 de septiembre de 2013 - HAZ02 Vuelo libre sobre el Hazard Field. Se cargaron 110,02 kg de propulsante presurizado a 760 psi. El vuelo fue exitoso, aunque se levantó polvo, el vehículo pudo tomar una fotografía de reconocimiento del Hazard Field. Se realizaron modificaciones al vehículo porque los datos de prueba del vuelo de práctica del 4 de septiembre de 2013 mostraron que no había suficiente energía para la cámara y, de manera intermitente, el motor del acelerador EGC no se abre por completo. [15] El vuelo se puede ver en este video tomado desde un cuadricóptero. [33]
20 de septiembre de 2013 HAZ03: vuelo libre sobre el campo Hazard. El campo había sido regado para reducir el polvo. También se llevó el software de guía de Moon Express para probar si sus resultados coincidían con los del software de guía de la NASA. [15] : 20 de septiembre de 2013 [34]
26 de septiembre de 2013 Repetición de HAZ02. Mighty Eagle voló a una altura de 20 m y se trasladó a 45 m. [15] : 26 de septiembre de 2013 Se pueden ver imágenes en movimiento del vuelo en este documental. [35]
24 de octubre de 2013 Se realizó el vuelo de la secuencia de prueba HAZ05. Se simuló un aterrizaje real de la Mighty Eagle de la NASA, que ascendió a 30 m y luego descendió a 20 m mientras se trasladaba y tomaba imágenes estereoscópicas del campo. Solo se cargaron 100 kg de combustible. [36] : 24 de octubre de 2013 El vuelo se puede ver en este video, incluida la nube de vapor/niebla producida por el frío. [37]
25 de noviembre de 2013 Prueba MEG02 El vehículo voló a una altura de tres metros a una velocidad vertical de 0,5 m/s, seguido de un vuelo estacionario de 12 segundos y finalizó con un descenso a -1 m/s bajo el control del software Moon Express. [40]
Se pueden encontrar más detalles sobre las pruebas y el hardware en el artículo "Mighty Eagle: The Development and Flight Testing of an Autonomous Robotic Lander Test Bed" en Johns Hopkins APL Technical Digest. [13]
Video
Lista de reproducción completa de NASA MSFC Mighty Eagle en YouTube (oficial).
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Enlaces externos
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