从沙克尔顿陨石坑（Shackleton crater）的边缘到月球上处于永久性阴影的区域，美国航空航天局（NASA）开发的传感器套件（SPLICE）可以让机器任务和载人飞行任务精确地降落在只有足球场范围一半以内的月球表面上。
来源：SciNews
北京时间10月13日21时37分，蓝色起源在西得克萨斯州的发射场，成功发射了可回收的新谢泼德火箭，这是第13次新谢泼德任务，也是这枚火箭的第7次发射，这次搭载了12个商业载荷，其中就有NASA开发的传感器套件，安装于新谢泼德火箭助推器的外部。
新谢泼德火箭将实现在月球和其他星球上的精确着陆和软着陆技术，火箭的飞行路径与着陆月球有关，为成熟的传感器和算法提供了独特的测试机会，相关的传感器和算法可能会用于阿耳忒弥斯（Artemis）任务。
NASA太空技术任务部（Space Technology Mission Directorate，STMD）的副部长吉姆·路特（Jim Reuter）表示：“这种公共-私有的合作伙伴关系，是NASA与业界为实现共同的目标而共同努力的一个很好的例子，而这个共同目标则是探索月球更多的相关信息，并最终送人类登上火星。”在2018年，NASA太空技术任务部将蓝色起源公司选为引爆点奖（Tipping Point award）的获奖公司，为的是让我们更多地着陆在其他星球表面。
从沙克尔顿陨石坑的边缘到月球上处于永久性阴影的区域，NASA开发的传感器套件可以让机器任务和载人飞行任务精确地降落在只有足球场范围一半以内的月球表面上。在蓝色起源公司的新谢泼德亚轨道火箭助推器上，我们将测试能在月球和其他星球上精确着陆和软着陆的技术。火箭的飞行路径与着陆月球有关，为成熟的传感器和算法提供了独特的测试机会，相关的传感器和算法可能会用于阿耳忒弥斯任务。想要了解NASA“安全精确着陆–综合能力演进”（SPLICE）项目的更多信息，请访问：https://go.nasa.gov/3kyB6VZ
视频来源：NASA
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对于NASA“安全精确着陆-综合能力演进“（Safe and Precise Landing – Integrated Capabilities Evolution，SPLICE）技术套件来说，传感器和专用软件是核心所在。这次的飞行测试是引爆点（Tipping Point）伙伴关系下两次测试中的第一个，测试中将演示两个NASA开发的精密着陆传感器系统、高级算法和一台新计算机的性能。
对于某些SPLICE组件来说，这次的火箭发射并不是它们的首次发射，以NASA位于加利福尼亚州爱德华兹的阿姆斯特朗研究中心（Armstrong Research Center）为基地，NASA的飞行机会（Flight Opportunities）计划也在其他的商业平台上进行了测试。但这次的测试是对一台计算机的首次综合测试，因为这台计算机里含有三个SPLICE传感器系统中的两个。因此，在这些技术正式应用于月球或太阳系中其他星球的探索之前，NASA正在利用另一个经过验证的测试平台。
蓝色起源的新谢泼德（NS-13）升压传感器实验，在该公司的西得克萨斯发射场进行了集成和测试。
图片来源：蓝色起源
在新谢泼德发射（NS-13）之前，蓝色起源将传感器安装在了可重复使用的火箭助推器上部，并将定制的SPLICE下降和着陆计算机以及其余硬件集成到了助推器中。在从地球到太空、太空再回到地球的大约12分钟的冒险之旅期间，SPLICE将收集每个组件的运行范围数据，来帮助团队更好地了解各个元素组件间是如何协同工作的，以及与月球相关的下降过程相同的时间阶段中，这些元素组件又是如何运作的。
“在亚轨道火箭上对SPLICE技术的测试将超越以往的实验室测试、直升机现场测试和低空亚轨道火箭测试，”NASA约翰逊航天中心（Johnson Space Center）的精确着陆技术集成主管约翰·卡森（John Carson）解释说，“我们将获得有关系统的更多数据，来确认我们的分析和模型，并为后续的调整、测试和开发提供支持。”
火箭飞行测试的元素组件模仿了一个登陆月球的航天器。首先，新谢泼德火箭将升入太空，上升的高度大约为62英里（100公里），让SPLICE硬件短暂地体验在微重力和太空真空环境中工作的感觉；接下来，太空舱将与助推器分开，在太空中自由飞行，太空舱中载有一些其他货资，包括8个飞行机会计划的有效载荷，以及来自蓝色起源非营利性未来俱乐部（Club for the Future）的数百万张明信片（由阿耳忒弥斯时代学生们绘制而成）；与太空舱分开之后的火箭助推器将垂直下降返回地球；下降过程中，两个NASA传感器系统、一台计算机和相关的支持性软件将启动并运行。
新谢泼德火箭的助推器在火箭连续飞行第六次之后，于2019年12月11日着陆。
图片来源：蓝色起源
第一个传感器系统是用于地形相对导航的，结合了由马萨诸塞州剑桥市的德雷珀实验室（Draper Lab）开发的软件，这一传感器系统在新谢泼德火箭上启动了模拟着陆程序。地形相对导航会使用到火箭上两个经过验证的传感器：一个惯性测量单元和一个相机。所结合的软件利用相机作为“眼睛”获取的实时信息，与预先加载的表面地图进行比较，来确定火箭的确切位置。这项技术类似于NASA的毅力号火星车系统将于2021年2月在火星上着陆时使用的技术，可以让探测器在另一颗星球上实现精确的着陆。
此次飞行测试中启动的第二个传感器系统，是一个导航多普勒激光雷达（navigation Doppler lidar），由位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心（Langley Research Center）开发。这一新型传感器会使用激光在月球和火星上实现精确的软着陆，导航多普勒激光雷达会发射激光束到星球表面，对反射回的激光束进行检测从而确定着陆器的速度和高度。研究团队将利用本次测试收集的数据，对导航多普勒激光雷达在着陆月球过程中的运行方式以及受行星大气的影响进行建模，当然在本次测试中，着陆的目标星球是地球。
兰利研究中心的工程师阿拉姆·格拉高斯（Aram Gragossian，左）和雅各布·福尔曼（Jacob Follman，右），在导航多普勒激光雷达工程测试单元中配置电子设备。
图片来源：NASA /戴维·C·鲍曼（David C. Bowman）
“所有的传感器数据全都是经过下降和着陆计算机处理的，”卡森解释说，“许多其他软件会同时在后台运行，集成不同的系统，帮我们弄清楚下一步需要运行什么，并且对于本次测试，计算机操作将与蓝色起源的飞行计算机在时间上同步。非常重要的是，这一系统能够自主运行，并为我们提供可以在飞行后进行分析的数据。”
NASA的SPLICE下降和着陆计算机（前景），以及导航多普勒激光雷达工程测试单元（背景）正在准备进行亚轨道飞行测试。
学分：蓝色起源
还有第三个不会在此次飞行测试中现身的SPLICE传感器系统，名为危险检测激光雷达（hazard detection lidar），它还是会对星球表面进行扫描，创建着陆场地的3D地形图。3D地形图的相关数据让SPLICE计算机和软件能够识别具有挑战性的地形，并确定机器任务或人类任务着陆时的安全着陆位置。
“对于建立能进行连续任务的月球基地这一可持续的月球未来而言，精确着陆技术至关重要，”蓝色起源的高级发展计划（Advanced Development Programs）副总裁布伦特·舍伍德（Brent Sherwood）表示，“与NASA合作的这次新谢泼德火箭发射，我们正在飞行中展示美国可用于实现月球探索的能力。”
NASA设计的组件能协同工作也能分开作业，集成到探测器中的可以是某一项功能或者全部的功能，具体取决于探索的目的地和任务要求。
“我们开发出新技术并对此进行测试，以便NASA和工业企业可以根据具体的任务需要使用不同的版本。”游戏变更开发计划（Game Changing Development Program，管理着SPLICE的技术开发）的执行官妮基·韦克海塞尔（Niki Werkheiser）表示：“着陆在其他星球上不可能使用一个一刀切的解决方案，因此，我们正在提供可变通的下一代功能，让NASA和我们的其他合作伙伴可以将其应用到各种任务之中。”
一种名为“安全精确着陆-综合能力演进”（SPLICE）的新月球着陆技术套件，将使着陆月球比以往任何时候都更加安全和准确。未来的月球任务可以使用NASA的高级SPLICE算法和传感器，来瞄准在阿波罗任务期间无法实现的着陆地点，例如附近存在危险巨石和附阴暗陨石坑的地区。SPLICE技术还可以帮助人类降落在火星上。
来源：NASA
还有两架商业机器月球着陆器计划于2021年发射升空，NASA的导航多普勒激光雷达系统将装载在这两架着陆器上。除此之外，NASA还考虑将SPLICE技术用在另外两次任务中，分别是将送第一位女性和下一位男性登陆月球的NASA阿耳忒弥斯任务，以及未来的火星样本返回任务。
参考来源：
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/NASA_Tipping_Point_Partnership_to_Test_Precision_Lunar_Landing_Tech