Pour que les futures missions d'exploration lunaire soient réussies et atterrissent plus précisément, les ingénieurs doivent équiper les engins spatiaux de technologies qui leur permettent de « voir » où ils se trouvent et de se rendre là où ils doivent être. Trouver des emplacements spécifiques au milieu de la topographie compliquée de la lune n'est pas une tâche simple.

Dans une recherche récemment publiée dans le Journal AIAA des vaisseaux spatiaux et des fusées , une équipe multidisciplinaire d'ingénieurs a démontré comment une série d'images lunaires peut être utilisée pour déduire la direction dans laquelle un vaisseau spatial se déplace. Cette technique, parfois appelée odométrie visuelle, permet de recueillir des informations de navigation même lorsqu'une bonne carte n'est pas disponible. L'objectif est de permettre aux engins spatiaux de cibler et d'atterrir avec plus de précision à un endroit spécifique sur la lune sans avoir besoin d'une carte complète de sa surface.

"Le problème est vraiment l'atterrissage de précision, " dit Jean Christian, professeur agrégé d'ingénierie aérospatiale au Rensselaer Polytechnic Institute et premier auteur de l'article. "Il y a eu un grand effort pour réduire l'empreinte de l'atterrissage afin que nous puissions nous rapprocher des lieux d'intérêt scientifique ou d'intérêt pour l'exploration humaine future."

Dans cette recherche, Christian a été rejoint par des chercheurs de l'Utah State University et Intuitive Machines, LLC (IM) à Houston, Texas. La NASA a attribué plusieurs commandes de tâches à IM dans le cadre de l'initiative Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de l'agence. La mission inaugurale IM-1 d'IM livrera six charges utiles CLPS et six charges utiles commerciales à Oceanus Procellarum au quatrième trimestre 2021. Leur mission commerciale IM-2 livrera une perceuse NASA et d'autres charges utiles au pôle sud lunaire au quatrième trimestre 2022 .

"L'équipe interdisciplinaire industrie/université suit les traces du projet NASA Autonomous Hazard Avoidance and Landing Technology (ALHAT) qui était un effort multicentrique révolutionnaire de la NASA/industrie/université pour un atterrissage de précision, " dit Timothée Crain, le vice-président de la recherche et du développement chez IM. "En utilisant le paradigme et les technologies ALHAT comme point de départ, nous avons identifié une technologie d'odométrie visuelle sans carte comme étant un changeur de jeu pour un atterrissage de précision sûr et abordable."

Dans ce document, les chercheurs ont démontré comment, avec une séquence d'images, ils peuvent déterminer la direction dans laquelle un vaisseau spatial se déplace. Ces mesures de direction de mouvement, combinés avec des données provenant d'autres capteurs spatiaux et des informations que les scientifiques connaissent déjà sur l'orientation de la lune, peut être remplacé par une série de relations mathématiques pour aider le vaisseau spatial à naviguer.

"Ce sont des informations que nous pouvons introduire dans un ordinateur, à nouveau de concert avec d'autres mesures, que tout est assemblé d'une manière qui indique au vaisseau spatial où il se trouve, où ça va, à quelle vitesse ça va, et dans quelle direction il est pointé, ", a déclaré Christian.