本刊編譯整理

　　此前，美國國家航空航天局（NASA）的商業(yè)月球運送服務(wù)提供商Intuitive Machines 發(fā)射了Nova-C 月球著陸器。該著陸器搭載NASA 的多個科學(xué)技術(shù)有效載荷，其中包括導(dǎo)航多普勒激光雷達(dá)（NDL）。這一創(chuàng)新型制導(dǎo)系統(tǒng)由弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究中心開發(fā)。該中心隸屬于NASA的空間技術(shù)任務(wù)局（STMD），有可能徹底改變航天器在地外世界的著陸方式。

　　NDL 技術(shù)是Intuitive Machines 商業(yè)登月有效載荷服務(wù)（CLPS）為NASA 交付的一次有效載荷，這意味著NASA 將在任務(wù)期間展示NDL 在月球環(huán)境中的能力，但由于IntuitiveMachines 擁有自己的導(dǎo)航和著陸系統(tǒng)，因此這些數(shù)據(jù)不被視為Nova-C 成功著陸的關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)。

　　NDL 的歷史背景和發(fā)展

　　近20 年前，NASA 蘭利的NDL 項目經(jīng)理FarzinAmzajerdian 博士取得了突破性進(jìn)展，成功找到了在火星上精確著陸漫游車的方法，NDL 的故事由此開始。20 世紀(jì)90年代末和21 世紀(jì)初，在火星表面著陸漫游車的幾次嘗試都遇到了一些重大挑戰(zhàn)。

　　雷達(dá)在這一應(yīng)用中本來就不精確。無線電波在地面上覆蓋的面積很大，這意味著火星表面常見的較小的隕石坑和巨石可能會躲藏 起來，無法被探測到，從而給著陸器帶來意想不到的危險。Amzajerdian 說：著陸器需要雷達(dá)傳感器告訴它們離地面有多遠(yuǎn)，移動速度有多快，這樣它們才能把握好打開降落傘的時間。太早或太晚都會讓著陸器都會錯過目標(biāo)或撞上地面。

　　NDL 的電子光學(xué)負(fù)責(zé)人Aram Gragossian 表示，無線電波也無法獨立測量速度和范圍，這一點非常重要。他說：如果你翻過一個陡坡，測距范圍會很快發(fā)生變化，但這并不意味著你的速度發(fā)生了變化。因此，如果只是將這一信息反饋給系統(tǒng)，可能會引起災(zāi)難性的反應(yīng)。Amzajerdian 知道這個問題，他也知道如何解決這個問題。因此，他轉(zhuǎn)向了激光雷達(dá)。

　　激光雷達(dá)（LiDAR）是光探測和測距的縮寫，是一種使用可見光或紅外光的技術(shù)，與雷達(dá)使用無線電波的方式相同。激光雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)送激光脈沖，目標(biāo)會將部分光線反射到探測器上。當(dāng)儀器相對于目標(biāo)移動時，返回信號的頻率變化（也稱為多普勒效應(yīng)）使激光雷達(dá)能夠直接精確地測量速度。距離是通過光到目標(biāo)和返回的時間來測量的。

　　NDL 的進(jìn)展和未來潛力

　　2004 年，Amzajerdian 向火星科學(xué)實驗室團(tuán)隊提出了NDL 概念。2005 年，他和他的團(tuán)隊獲得了蘭利公司的資助，用于概念驗證。然后在2007 年，他們獲得了建造和測試直升機(jī)原型的資金。這時，蘭利的Glenn Hines 博士加入了NDL，先是擔(dān)任電子主管，現(xiàn)在又擔(dān)任總工程師。從那時起，Amzajerdian、Hines 和其他許多團(tuán)隊成員為確保NDL 的成功付出了不懈的努力。

　　Hines 認(rèn)為，NASA 的許多人員一直在為NDL 奔走呼號。Intuitive Machines 的交付只是NDL 故事的開端；下一代系統(tǒng)已經(jīng)在開發(fā)中。該團(tuán)隊已開發(fā)出NDL 的配套傳感器——多功能閃光激光雷達(dá)相機(jī)。閃光激光雷達(dá)是一種3D相機(jī)技術(shù)，即使在完全黑暗的環(huán)境中也能勘測周圍地形。與NDL相結(jié)合，閃光激光雷達(dá)可以讓著陸器攜帶的相機(jī)隨時隨地進(jìn)行拍攝。

　　未來，其他版本的NDL 可能會在棘手的地外表面著陸業(yè)務(wù)之外有其他用途。事實上，它們可能會用于非常地面的環(huán)境，比如幫助自動駕駛汽車導(dǎo)航當(dāng)?shù)氐慕值篮透咚俟??？v觀NDL 的歷史和軌跡，有一點是肯定的：最初的登月之旅將是整個團(tuán)隊數(shù)十年辛勤工作、不懈努力、堅定決心和對項目的堅定信念的結(jié)晶，而NDL 的倡導(dǎo)者Amzajerdian 和Hines 則是其中最堅定的支持者。

　　目前，NASA 正在與多個CLPS 供應(yīng)商合作，建立定期向月球運送有效載荷的節(jié)奏，以進(jìn)行實驗、測試技術(shù)和展示能力，幫助美國國家航空航天局探索月球表面。通過CLPS交付的有效載荷將幫助NASA 提高在月球上進(jìn)行科學(xué)、技術(shù)和探索的能力。

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