Garmin op Mars
Toen de Ingenuity-helikopter van NASA aan zijn eerste gecontroleerde vlucht op Mars begon, kon de Garmin LIDAR-Lite v3 optische afstandssensor meten hoe hoog het toestel vloog.
Met de Ingenuity-helikopter maakte NASA haar eerste gecontroleerde vlucht op een andere planeet, en deze historische missie vond plaats met Garmin aan boord.
De Ingenuity landde veilig bij de Jezero-krater op Mars op 18 februari 2021, bevestigd aan de buik van de Mars 2020 Perseverance Rover. Hij werd veilig uitgeklapt vanuit zijn positie op de rover, op het oppervlak van Mars geplaatst en opgeladen met zonne-energie, waarbij de communicatiekanalen met de vluchtoperators op aarde werden opengezet, de rotorbladen in de juiste stand werden gezet en hij uiteindelijk voor het eerst zelfstandig kon vliegen. De Ingenuity werd oorspronkelijk ontworpen voor een technologiedemonstratie van maximaal vijf testvluchten in 30 dagen, maar voltooide uiteindelijk 72 vluchten in nog geen drie jaar. De missie werd afgerond op 25 januari 2024.
Hoe was Garmin erbij betrokken? Onze technologie, de LIDAR-Lite v3, mat de afstand van de helikopter tot de grond. Het doel van de Ingenuity was om tot 5 meter van het oppervlak van Mars op te stijgen voor een vlucht van maximaal 90 seconden. Ter vergelijking, de dichtheid van de atmosfeer op Mars is nog geen 1% van die op aarde, en de eerste vlucht van Wilbur en Orville Wright op aarde duurde slechts 12 seconden. Het is de Ingenuity allemaal gelukt, en meer: uiteindelijk maakte hij een vlucht van 128,8 minuten en legde hij 17 kilometer af met een maximale hoogte van 24 meter.
De Ingenuity woog 1,8 kilo op aarde, wat overeenkomt met 70 gram op Mars, en de rotoren waren ongeveer 122 cm lang. Hierdoor was de LIDAR-Lite v3 de perfecte compacte en hoogwaardige optische afstandssensor.
Ontwerptechnicus Bob Lewis van Garmin, die heeft geholpen bij de ontwikkeling van deze technologie, legt hieronder de voordelen uit van de LIDAR-Lite bij zo’n belangrijke missie.
Wat is een LIDAR-Lite toestel en hoe werkt het precies?
De LIDAR-Lite module wordt ook wel een hoogtemeter genoemd. De camera meet de afstand tussen de helikopter en de grond en maakt gebruik van infraroodpulsen van licht die op de grond eronder worden geprojecteerd. Vervolgens kaatst het licht terug en wordt er gemeten hoe lang het duurde voordat het licht van de helikopter naar de grond en weer naar boven ging. Er is voor dit toestel gekozen omdat het erg licht is, en de helikopter vanwege de lage dichtheid van de atmosfeer niet veel lading kan dragen.
Hoe wordt de LIDAR-Lite op aarde gebruikt?
Het wordt gebruikt voor het meten van afstanden in verschillende toepassingen, maar meestal zijn het afstanden tot zo’n 40 meter. En die meting is behoorlijk nauwkeurig. Het is tot minder dan 2,5 cm nauwkeurig en komt dus goed van pas in verschillende situaties. Het wordt bijvoorbeeld veel gebruikt als hoogtemeter in drones om de hoogte van de drone ten opzichte van de grond te meten. Het wordt ook gebruikt in robotica voor het scannen van een ruimte. Een van de kenmerken van dit optische systeem is dat het een gerichte bundel produceert met zo min mogelijk diffusie. Je kunt ook 360 graden over de horizon scannen en zo de ruimte in kaart brengen. Maar overal waar je een bepaalde afstand nauwkeurig wilt meten met een snelle bijwerkfrequentie, kan de LIDAR-Lite worden gebruikt voor systemen die deze informatie nodig hebben voor navigatie.
Als je bijwerkfrequentie te langzaam is, kun je niet snel bewegen. LIDAR-Lite kan honderden cycli per seconde bijwerken voor updates.
Heeft Garmin nog andere producten die gebruikmaken van LIDAR-Lite technologie?
Het wordt zelfs in diverse Garmin producten gebruikt. In het geval van NASA wordt het waarschijnlijk vooral gebruikt voor het meten van de afstand tot de grond, maar als je de afstand tot de grond combineert met het camerasysteem, kun je dat gebruiken voor navigatie. We hebben een handheld golfrangefinders, de Approach® Z82, die ook is uitgerust met die technologie. Daarnaast zijn er ook verschillende sportartikelen, zoals het Xero® A1i boogvizier en het Xero X1i kruisboogvizier, die de afstand tot een doel meten en op basis van de afstand berekenen hoeveel de pijlen zullen dalen tijdens hun traject. Als je 45 meter verwijderd bent van je doelwit, zal die pijl aanzienlijk dalen: de LIDAR-Lite geeft je in feite de werkelijke plek waar je op moet richten zodat dit hoogteverschil wordt gecompenseerd. De technologie kan in allerlei unieke toepassingen worden gebruikt.
Wil je meer lezen over dit historische avontuur? Meer verhalen over de Ingenuity-missie van NASA vind je hier.
