NASA розробляє інноваційний лідар CASALS, що революціонізує 3D-картографування Землі

Американське космічне агентство NASA презентувало новий надкомпактний лідарний інструмент CASALS (Concurrent Artificially-intelligent Spectrometry Lidar System), який має на меті заповнити критичні прогалини в 3D-картах поверхні Землі. Ця технологія, що поєднує штучний інтелект та унікальні оптичні можливості, дозволить отримати детальніші та безперервні топографічні знімки, ніж будь-коли раніше.

Як CASALS долає обмеження сучасних технологій

Сучасні космічні лідарні системи сканують поверхню Землі вузькими лініями, залишаючи між ними значні невиміряні ділянки. Це створює «сліпі зони», які унеможливлюють повне розуміння рельєфу та рослинності. CASALS розроблений для вирішення цієї проблеми. Замість механічного переміщення дзеркал, як це робиться у традиційних системах, CASALS використовує властивості світла: він маніпулює лазерними імпульсами, змінюючи їх довжину хвилі. Це дозволяє «малювати» безперервну 3D-смугу поверхні під літальним апаратом, усуваючи розриви.

Ключовими інноваціями CASALS є:

• Швидкоімпульсний, перестроюваний «seed»-лазер: Працює на довжині хвилі 1040 нанометрів і швидко перемикається між 256 унікальними довжинами хвиль.
• Трансмісійна решітка: Мікроскопічний компонент з виступами, який за рахунок дифракції світла розсіює кожен імпульс під різними кутами відповідно до його довжини хвилі, формуючи безперервне сканування.
• Високоефективний детекторний масив: Має квантову ефективність (QE) на рівні 80%, що дозволяє ефективно перетворювати світлові сигнали в електричні, навіть слабкі, що важливо для вимірювань з темних поверхонь або крізь щільну рослинність.

Перспективні випробування та майбутнє

Технологія CASALS вже пройшла успішні наземні випробування. У листопаді 2024 року прототип інструменту здійснив перший політ на борту літака NASA B200 King Air. Результати перевершили очікування, продемонструвавши здатність розрізняти окремі гілки дерев та незначні зміни висоти поверхні з горизонтальною роздільною здатністю 22 сантиметри. Це дозволяє побачити надзвичайно дрібні деталі структури рослинності та топографії.

Наступним кроком стане підготовка CASALS до космічної місії. Команда планує розширити ширину зони сканування та додати програмне забезпечення для обробки даних безпосередньо на борту. Якщо проєкт буде успішним, CASALS стане першим космічним лідаром, здатним створювати безперервні 3D-карти земної поверхні, що забезпечить науковцям набагато повнішу картину нашої планети, яка постійно змінюється.

Джерело: NASA