Entrez CASALS, le système simultané de spectrométrie artificiellement intelligente et de lidar adaptatif. Développé dans le cadre du programme interne de recherche et développement IRAD de Goddard, CASALS fait briller un laser accordable à travers un réseau en forme de prisme pour diffuser le faisceau en fonction de ses longueurs d'onde changeantes. Les lidars traditionnels émettent un laser à longueur d'onde fixe qui est divisé en plusieurs faisceaux par des miroirs et des lentilles volumineux pour le diviser en plusieurs faisceaux. Un instrument CASALS pourrait couvrir une plus grande partie de la surface d'une planète à chaque passage que les lidars utilisés pendant des décennies pour mesurer la Terre, la Lune et Mars.
La taille, le poids et les besoins en énergie réduits de CASALS permettent des applications sur petits satellites ainsi que des lidars portables ou portatifs à utiliser sur la surface de la lune, a déclaré l'ingénieur Goddard et responsable du développement de CASALS, Guangning Yang.
L'équipe CASALS a reçu un financement du Earth Science Technology Office de la NASA pour tester ses améliorations par avion en 2024, rapprochant ainsi son système de la préparation aux vols spatiaux.
À mesure que les lidars deviennent plus spécialisés, CASALS peut incorporer différentes longueurs d'onde ou couleurs de lumière laser pour des applications telles que les sciences de la Terre, l'exploration d'autres planètes et objets dans l'espace, ainsi que les opérations de navigation et de rendez-vous.
L'équipe CASALS a utilisé le financement Goddard IRAD et NASA SBIR (Small Business Innovation Research Program) ainsi que les partenaires commerciaux Axsun Technologies et Freedom Photonics pour développer de nouveaux lasers à réglage rapide dans la partie de 1 micron du spectre infrarouge pour les sciences de la Terre et l'exploration planétaire. En comparaison, les lidars couramment disponibles utilisés pour le développement de véhicules autonomes utilisent généralement des lasers de 1,5 microns pour les calculs de portée et de vitesse.
Sur Terre, des longueurs d'onde proches du micron traversent facilement l'atmosphère et permettent de différencier la végétation du sol nu, a déclaré Ian Adams, technologue en chef pour les sciences de la Terre chez Goddard. Les longueurs d'onde proches de 0,97 et 1,45 microns offrent des informations précieuses sur la vapeur d'eau dans l'atmosphère terrestre, mais ne se propagent pas aussi efficacement jusqu'à la surface.
Dans un projet connexe, l'équipe s'est associée à Left Hand Design Corporation pour développer un miroir de direction afin d'étendre la couverture d'imagerie 3D de CASALS et d'améliorer la résolution. Il a déclaré que la fréquence d'impulsion plus élevée du lidar peut augmenter la sensibilité du signal pour fournir des mesures de portée et de vitesse jusqu'à 60 miles.
Les missions liées à Artemis cherchant à atterrir près du pôle Sud de la Lune pourraient également utiliser l'imagerie plus précise de CASALS pour aider à évaluer la sécurité des sites d'atterrissage potentiels.
Des modèles 3D plus détaillés de la lune ont motivé les efforts de l'IRAD du planétologue Goddard Erwan Mazarico pour affiner la capacité de CASALS à mesurer des détails de surface inférieurs à 3 pieds. Il a déclaré que cela aiderait à comprendre les structures souterraines de la lune et leurs changements au fil du temps.
Chaque mois, la trajectoire de la Terre à travers le ciel lunaire se déplace de 10 à 20 degrés par rapport au centre du côté faisant face à la Terre.
"Nous avons prédit, sur la base de notre compréhension de sa structure interne, que l'attraction changeante de la Terre pourrait modifier le renflement de marée ou la forme de la Lune", a déclaré Mazarico. "Des mesures à haute résolution de cette déformation pourraient nous en dire plus sur les variations potentielles au sein de la Lune. Réagit-elle comme un corps totalement uniforme à l'intérieur ?"
Le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA mesure le satellite naturel de la Terre depuis 2009, modélisant le terrain de la Lune et fournissant une multitude de découvertes avec l'aide de LOLA, son altimètre Lidar en orbite lunaire. LOLA tire 28 impulsions laser par seconde, divisées en cinq faisceaux touchant la surface, espacés de 65 à 100 pieds. Les scientifiques utilisent les images LRO pour estimer des caractéristiques de surface plus petites entre les mesures laser.
Le laser de CASALS permet cependant l'équivalent de plusieurs centaines de milliers d'impulsions par seconde, réduisant ainsi la distance entre les mesures de surface.
"Un ensemble de données plus denses et plus précises nous permettrait d'étudier des éléments beaucoup plus petits", a déclaré Mazarico, notamment ceux liés aux impacts, à l'activité volcanique et à la tectonique. "Nous parlons d'ordres de grandeur supplémentaires en termes de mesures. Cela pourrait changer la donne en termes de type de données que nous obtenons du lidar."
Fourni par la NASA
