p A espaçonave Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) da NASA excedeu em muito a duração planejada da missão, revelando que a Lua guarda surpresas:depósitos de gelo que poderiam ser usados ​​para apoiar a futura exploração lunar, os lugares mais frios do sistema solar em regiões permanentemente sombreadas nos pólos lunares, e que é um mundo ativo que está encolhendo, gerando terremotos e mudando na frente de nossos olhos. LRO mapeou a superfície em detalhes requintados, retornando milhões de imagens de uma paisagem lunar totalmente bela e preparando o caminho para futuras missões humanas sob o programa Artemis da NASA. p Na primavera de 2018, Unidade de medição inercial em miniatura (MIMU) da LRO, um sensor crítico usado para ajudar a apontar os instrumentos da espaçonave, foi desligado para preservar sua vida remanescente após apresentar sinais de declínio devido ao envelhecimento natural no ambiente hostil do espaço. O MIMU é como um velocímetro. Ele mede a velocidade de rotação do LRO. Sem isso, A LRO foi forçada a confiar apenas nos dados de rastreadores de estrelas - câmeras de vídeo com software de processamento de imagem que infere a orientação com base em mapas de estrelas - para apontar e reorientar a espaçonave. "Isso limitou a capacidade de reorientar (matar) a espaçonave para fins científicos, "disse Julie Halverson, Engenheiro de Sistemas Líder em Operações de Missão de Ciência Espacial no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

p "Reorientar a espaçonave para obter dados de visão lateral é valioso para os cientistas, pois nos permite medir como a luz reflete na Lua de forma diferente, dependendo da visão do instrumento, "disse Noah Petro, Cientista do projeto para LRO na NASA Goddard. "Isso é chamado de fotometria da superfície. Além disso, a câmera tira imagens de visão lateral para construir imagens 3-D da superfície e para coletar as vistas em perspectiva da Lua que ajudam a desemaranhar as relações geológicas. "Para fazer o LRO girar novamente, Os engenheiros da NASA desenvolveram um novo algoritmo que pode estimar a velocidade de rotação do LRO ao fundir as medições do rastreador de estrelas com outras informações disponíveis no computador de vôo do LRO.

p Para que o novo velocímetro da LRO opere corretamente, os rastreadores de estrelas precisam manter uma visão desobstruída das estrelas, que pode ser bloqueado pela Terra ou Lua, ou o brilho do sol. De outra forma, é impossível determinar a orientação ou estimar a velocidade de rotação da espaçonave. Garantir que os rastreadores de estrelas estejam sempre desobstruídos durante as manobras científicas tornou muitas observações científicas que poderiam ser facilmente feitas com o MIMU impossíveis de serem realizadas sem ele. Para recuperar essas oportunidades perdidas, Goddard, Centro de Segurança de Engenharia da NASA (NESC) e Escola de Pós-Graduação Naval (NPS) em Monterey, Califórnia, se uniram mais uma vez em sua longa história de pesquisa cooperativa para desenvolver rapidamente uma coleção de novos, métodos revolucionários para permitir que o LRO continue explorando a Lua em sua capacidade máxima.

p "O algoritmo que desenvolvemos para LRO é chamado Fast Maneuvering ou 'FastMan' e funciona em conjunto com o controlador baseado em star-tracker de LRO, "disse Mark Karpenko, um professor associado de pesquisa na NPS e o líder do projeto FastMan. "As manobras desviam naturalmente de objetos brilhantes, assim como evitar obstáculos em um carro que dirige sozinho." Um algoritmo de computador é um conjunto de instruções para processar dados. Karpenko foi capaz de construir o FastMan usando ferramentas de software baseadas nas mesmas ferramentas usadas anteriormente por uma equipe NASA-NPS para reorientar a Estação Espacial Internacional combinando forças do ambiente espacial com seus giroscópios em vez de queimar combustível disparando seus propulsores . Esta "Manobra Zero Propelente" é semelhante a uma manobra de virada usada na vela.

p "O Lunar Reconnaissance Orbiter passa por frequentes reviravoltas especiais à medida que orbita a Lua e nossa capacidade de agendar essas reviravoltas é limitada pelo tempo que leva para realizá-las, "disse John Keller, Cientista de projeto adjunto para LRO na NASA Goddard. Com FastMan, LRO foi capaz de realizar quase 200 giros adicionais que não poderiam ter sido realizados de outra forma.

p "Na realidade, a maioria das melhorias de desempenho que alcançamos até agora foram usando os resultados do FastMan para criar o que chamamos de manobra de 'táxi', "disse Karpenko. Como o FastMan completo exigia mudanças no software de voo do LRO, Karpenko projetou a manobra de táxi para atingir a maioria dos objetivos do FastMan, sem exigir modificações no software de vôo. "Infelizmente, até que pudéssemos atualizar o software de voo, Eu tinha que estar por dentro, "disse Karpenko. A manobra FastMan completa é totalmente autônoma.

p A primeira operação de FastMan foi conduzida em órbita no final de julho de 2020 e permitiu a Câmera LRO, um dos sete instrumentos científicos do LRO, para obter uma imagem de vista lateral da cratera Triesnecker 25 por cento mais rápido do que um giro de táxi teria permitido. Com esses novos algoritmos, LRO é novamente capaz de olhar rapidamente para o lado, e a espaçonave está com boa saúde, com todos os instrumentos ainda coletando dados. "LRO está agora no ano 11 do que originalmente era esperado ser uma missão de dois anos, "disse Petro." Nós monitoramos regularmente todos os sistemas LRO em busca de sinais de degradação ou mudança. O combustível pode ser nosso fator limitante de taxa, as estimativas atuais nos colocam em termos de pelo menos mais cinco anos de combustível a bordo, se não mais. "

p Em 2010, NPS, NESC e Goddard fizeram parceria para implementar as primeiras manobras de reorientação de tempo mínimo já realizadas em órbita. Este trabalho inovador foi feito como uma demonstração de voo de fim de vida na espaçonave TRACE. Hoje, a comunidade científica lunar é a beneficiária deste trabalho pioneiro. "Os algoritmos giratórios desenvolvidos pelo NPS já permitiram que o LRO coletasse mais ciência, "explicou Neil Dennehy, Pesquisador Técnico da NASA para Orientação, Navegação e controle. "Espero que, no futuro, nossos parceiros da indústria também sejam capazes de alavancar essa tecnologia."