De nombreuses régions du système solaire invitent à l'exploration, mais ils sont considérés comme inaccessibles en raison des lacunes technologiques des systèmes d'atterrissage actuels. Le projet CoOperative Blending of Autonomous Landing Technologies (COBALT), menée par la Direction des missions de technologie spatiale (STMD) et la Direction des missions d'exploration et d'opérations humaines de la NASA, pourrait changer cela.

Grâce à une campagne de vols ce mois-ci jusqu'en avril, COBALT va mûrir et démontrer de nouvelles orientations, technologies de navigation et de contrôle (GN&C) pour permettre un atterrissage de précision pour les futures missions d'exploration.

« COBALT nous permettra de réduire les risques liés au développement de futurs systèmes d'atterrissage et profitera aux atterrisseurs robotiques sur les surfaces planétaires en permettant un atterrissage de précision autonome, " a déclaré LaNetra Tate, Responsable du programme Game Changing Development (GCD) de STMD. "Cela va certainement devenir une technologie qui change la donne."

La campagne associera et testera de nouvelles technologies de capteurs d'atterrissage qui promettent de produire la solution de navigation de la plus haute précision jamais testée pour les applications d'atterrissage dans l'espace de la NASA.

Les technos, un Lidar Doppler de Navigation (NDL), qui fournit des mesures ultra-précises de vitesse et de portée en ligne de mire, et le Lander Vision System (LVS), qui fournit une navigation relative au terrain, sera intégré et testé en vol à bord d'une fusée à décollage vertical, plate-forme d'atterrissage vertical (VTVL). La plateforme, nommé Xodiac, a été développé par Masten Space Systems à Mojave, Californie.

« Dans cette campagne de premier vol, nous prévoyons de mener à bien l'intégration, essais en vol et analyse des performances de la charge utile COBALT, " a expliqué John M. Carson III, Chef de projet COBALT. "Ceci est considéré comme un test passif, où COBALT collectera uniquement des données, tandis que le véhicule Xodiac s'appuiera sur son GPS pour une navigation active.""

Dans une campagne de vol de suivi à l'été 2017, COBALT deviendra le système de navigation actif de Xodiac, et le véhicule n'utilisera le GPS que comme moniteur de sécurité et de secours.

"Les connaissances de ces vols conduiront au développement de systèmes à déployer dans les futures missions d'atterrissage de la NASA sur Mars et la Lune, " dit Carson.

Alors, comment ça marche?

Les technologies elles-mêmes sont très différentes, mais ensemble, ils constituent une recette pour un atterrissage de précision.

La NDL, développé au Langley Research Center (LaRC) de la NASA, est une évolution d'un prototype piloté par l'ancien projet ALHAT (Autonomous Precision Landing and Hazard Avoidance Technology) sur le véhicule Morpheus de la NASA en 2014. Le nouveau NDL est 60 pour cent plus petit, fonctionne à près du triple de la vitesse et fournit des mesures à plus longue portée.

"NDL est fonctionnellement similaire aux systèmes radar utilisés dans les précédents atterrisseurs de Mars, Laboratoire scientifique de Phoenix et Mars, " a expliqué Farzin Amzajerdian, Scientifique en chef de NDL à Langley. "La principale différence est que le NDL utilise un laser au lieu d'un micro-ondes comme émetteur. Fonctionnant à une fréquence plus élevée de près de quatre ordres de grandeur, la mesure est beaucoup plus précise. Le NDL est également beaucoup plus petit que les systèmes radar, ce qui est un gros problème car chaque once compte lors de l'envoi d'un atterrisseur vers Mars ou d'autres destinations."

LVS, développé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, est un système de navigation basé sur une caméra qui photographie le terrain sous un vaisseau spatial en descente et l'associe à des cartes embarquées pour déterminer l'emplacement du véhicule, explique Carl Seubert, le chef de projet COBALT au JPL.

"Cela permet à l'engin de détecter son emplacement par rapport aux grands risques d'atterrissage vus sur les cartes embarquées, tels que les gros rochers et les affleurements de terrain, " dit Seubert.

COBALT est un tremplin pour ces technologies, qui se retrouveront dans de futures missions. La conception NDL est orientée vers l'infusion sur la lune à court terme, Mars ou d'autres missions. Le LVS a été développé pour être infusé dans la mission d'atterrisseur robotique Mars 2020, et s'applique à de nombreuses autres missions.

« NDL et LVS sont tous deux issus de plus d'une décennie d'investissements en recherche et développement de la NASA dans de multiples projets au sein de programmes d'exploration robotique et humaine, et du travail acharné et du dévouement du personnel de l'ensemble de l'agence, " dit Carson.

"Ces technologies COBALT donnent aux vaisseaux spatiaux de la Lune et de Mars la possibilité d'atterrir avec beaucoup plus de précision, améliorer l'accès aux sites intéressants en terrain complexe et à tous les actifs d'exploration précédemment déployés en surface, " a déclaré Jason Crusan, directeur de la division Advanced Exploration Systems de la NASA. « Les atterrissages seront également plus contrôlés et plus doux, permettant potentiellement des jambes d'atterrissage et des réserves de propergol plus petites, et résultant en un risque de mission plus faible, masse et coût."

L'équipe COBALT est gérée au Johnson Space Center (JSC) de la NASA à Houston, et comprend des ingénieurs de JSC, JPL à Pasadena, Californie, et LaRC à Hampton, Virginie. Les trois centres mèneront conjointement la campagne de vol et l'analyse des données post-vol.

« La progression et le succès du projet COBALT reposent sur la dynamique d'équipe entre les centres de la NASA qui a démarré lors du projet ALHAT précédent, " a déclaré Carson. " L'équipe a un objectif commun pour développer et déployer des technologies d'atterrissage de précision GN&C, et ils maintiennent une communication constante et un focus sur la collaboration pour aplanir les défis techniques et les contraintes opérationnelles nécessaires au développement, interface et tester avec succès les capteurs et la charge utile."

COBALT implique plusieurs programmes de la NASA, y compris les systèmes d'exploration avancée (AES) de la Direction de la mission d'exploration humaine et d'opérations, et les programmes Game Changing Development et Flight Opportunities, tous deux sous STMD. En collaboration avec le programme AES, La NASA ouvre la voie pour aller plus loin dans l'espace.

Basé au Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, Californie, le programme Flight Opportunities finance des essais en vol de développement technologique sur des fournisseurs commerciaux d'espaces suborbitaux dont Masten est un fournisseur. Le programme a précédemment testé le LVS sur la fusée Masten et validé la technologie pour le rover Mars 2020.

Les vols COBALT démontreront la viabilité des mesures LVS et NDL combinées pour la précision, atterrissage en douceur contrôlé des futures missions. Alors que les capteurs sont des catalyseurs clés pour les futures missions d'atterrissage humain et robotique sur Mars, la lune et d'autres destinations du système solaire, la charge utile COBALT fournira également une plate-forme réutilisable pour l'intégration et le test d'autres capacités d'atterrissage de précision et d'évitement des dangers développées au sein de la NASA ou de l'industrie.