Garmin på Mars
När NASA:s helikopter Ingenuity lyfte för den första kontrollerade flygningen på Mars hjälpte den optiska sensorn för avståndsmätning, Garmin LIDAR-Lite v3, till att mäta hur högt farkosten flög.
Med Ingenuity gjorde NASA den första kontrollerade flygningen på en annan planet – och det historiska uppdraget gjordes med Garmin ombord.
Ingenuity landade säkert på Jezero-kratern på Mars den 18 februari 2021, fäst vid buken på rovern Mars 2020 Perseverance. Den vecklade lugnt ut sig från sin plats på rovern, placerades ut på Mars yta, laddades med hjälp av solenergi, bekräftade kommunikationen med flygoperatörer på jorden, startade rotorbladen och kunde slutligen lyfta och flyga självständigt för första gången. Ingenuity, som ursprungligen utformats för en teknologidemonstration med upp till fem testflygningar på 30 dagar, slutförde 72 flygningar på mindre än tre år och avslutade sitt uppdrag den 25 januari 2024.
Så hur var Garmin inblandade? Vår teknologi, LIDAR-Lite v3, mätte avståndet från helikoptern till marken. Höjdmålet för Ingenuitys flygning var att komma upp till 5 meter från Mars yta för en flygning som varade upp till 90 sekunder. Som jämförelse är atmosfären på Mars mindre än 1 % så tät som jordens – och Wilbur och Orville Wrights första flygning på jorden varade endast 12 sekunder. Ingenuity klarade allt det och ännu mer när den till slut hade flugit i 128,8 minuter, täckt 17 km och tagit sig upp till 24 meters höjd.
På jorden vägde Ingenuity cirka 1,8 kg, vilket motsvarar 0,68 kg på Mars, och rotorerna mätte cirka 1,2 meter från spets till spets. Det gjorde LIDAR-Lite v3 till den perfekta kompakta, högpresterande optiska sensorlösningen för avståndsmätning.
Nedan förklarar Garmins designtekniker Bob Lewis, som hjälpte till att utveckla den här teknologin, fördelarna med att välja LIDAR-Lite för ett så viktigt uppdrag som detta.
Vad är en LIDAR-Lite-enhet och hur fungerar den?
LIDAR-Lite-modulen kan kallas en höjdmätare. Den mäter avståndet mellan helikoptern och marken och använder infraröda ljuspulser som projiceras ned på marken. Sedan återvänder ljuset och då mäts hur lång tid det tar för ljuset att fortplanta sig från helikoptern ned till marken och tillbaka upp igen. Den valdes eftersom den är otroligt lätt och att helikoptern – eftersom den körs i en atmosfär med låg densitet – inte kan bära så mycket.
Hur används LIDAR-Lite vanligtvis på jorden?
Den används för att mäta avstånd i olika tillämpningar – vanligen avstånd på upp till cirka 40 meter. Och den är rätt exakt. Den är exakt ned till lite under två centimeter, och är därför användbar i en mängd olika situationer. Den har använts mycket i drönare som höjdmätare för att mäta drönarens höjd från marken. Den har använts i vissa robottillämpningar för att söka av ett rum. En av egenskaperna hos detta optiska system är att det har en välfokuserad stråle, så strålen sprids inte särskilt mycket och du kan skanna 360 grader över horisonten och få en karta över rummet. Var du än försöker mäta ett avstånd noggrant och med snabb uppdateringsfrekvens kan LIDAR-Lite användas för system som behöver den här informationen för navigering.
Om du har en uppdateringsfrekvens som är alltför långsam går det inte att röra sig snabbt. LIDAR-Lite kan tillhandahålla uppdateringar med hundratals cykler per sekund.
Har Garmin andra produkter som använder LIDAR-Lite-teknologi?
Den används faktiskt i en mängd olika Garmin-produkter. I NASA:s fall misstänker jag att den främst används för att mäta avstånd över marken, men om du kombinerar avståndet till marken med kamerasystemet kan du använda den för navigering. Vi har en handhållen laserkikare för golf, Approach® Z82, som har den teknologin. Det finns även sportprodukter, som bågsiktet Xero ® A1i och Armborstsikte Xero X1i, som mäter avståndet till ett mål, och baserat på hur långt bort du är beräknar den hur stor fallhöjden blir. Om du står 50 meter bort kommer pilen att falla ganska mycket – och LIDAR-Lite ger dig i princip en ny siktposition som kompenserar för den skillnaden. Den kan användas i alla slags unika tillämpningar.
Vill du läsa mer om det här historiska äventyret? Du kan läsa mer om NASA:s Ingenuity-uppdrag här.
