El lidar Doppler de navegación de la NASA se prepara para otro viaje a la Luna después de que su primera demostración lunar proporcionara mediciones de altitud y velocidad de gran precisión durante la histórica misión IM-1 de Intuitive Machines en 2024.
El sistema de navegación basado en láser, conocido como NDL, ya ha sido integrado en el módulo de aterrizaje lunar Griffin-1 de Astrobotic, cuyo lanzamiento está previsto para finales de 2026. La próxima misión ofrecerá a la NASA una nueva oportunidad para evaluar la tecnología durante un descenso operativo, esta vez como parte de una arquitectura de aterrizaje diseñada para el exigente entorno de la región del polo sur lunar.
Resultados de las pruebas lunares del NDL
El Navigation Doppler Lidar fue desarrollado en el Langley Research Center de la NASA como una alternativa a los sistemas convencionales de radar utilizados para medir la velocidad y la altitud.
El sistema dirige varios haces láser hacia la superficie situada debajo de la nave espacial. Al medir el desplazamiento Doppler de la frecuencia de la luz reflejada, el NDL puede calcular la velocidad del vehículo con respecto al suelo. El tiempo que tardan las señales en regresar proporciona información sobre la altitud.
La NASA afirma que la tecnología puede determinar la velocidad de una nave espacial con una precisión medida en centímetros por segundo, al tiempo que proporciona información de altitud de gran exactitud durante el descenso.
Su primera demostración lunar tuvo lugar a bordo del módulo Odysseus de Intuitive Machines, que llegó a la Luna el 22 de febrero de 2024.
Aunque el NDL se había instalado originalmente como instrumento de navegación de respaldo, los problemas con los sensores de navegación principales de Odysseus crearon una oportunidad inesperada para que el sistema láser desempeñara un papel más importante.
Los controladores de vuelo intentaron utilizar las mediciones del NDL durante el descenso. Sin embargo, un problema de integración de software impidió finalmente que el sistema de guiado del módulo incorporara esa información, por lo que el NDL no fue responsable de controlar la trayectoria final de aterrizaje.
El instrumento en sí, no obstante, funcionó correctamente.
El análisis posterior al vuelo determinó que sus mediciones de altitud y velocidad coincidían estrechamente con los valores modelados. También fue posible identificar características del terreno lunar, incluidos cráteres, en los datos lidar registrados y compararlas con mapas digitales de elevación existentes.
Los resultados mostraron una concordancia de aproximadamente 5 metros en las mediciones de distancia y de unos 0,5 metros por segundo en las mediciones de velocidad, proporcionando una importante validación en vuelo del concepto de navegación.
Cómo funciona el Navigation Doppler Lidar
El NDL realiza una función similar a la del radar Doppler, pero sustituye la energía de radiofrecuencia por luz láser.
La arquitectura desarrollada en NASA Langley utiliza varios haces láser transmitidos hacia la superficie planetaria en diferentes ángulos. La luz reflejada regresa al instrumento, donde se analizan los cambios de frecuencia y el tiempo de retorno de la señal.
Esto permite al ordenador de navegación obtener simultáneamente varios tipos de información, incluida la velocidad relativa al suelo y la altitud.
La NASA desarrolló específicamente este sistema porque los aterrizajes de precisión son cada vez más importantes a medida que las misiones se alejan de zonas de aterrizaje amplias y relativamente tolerantes.
Las futuras naves lunares podrían necesitar colocar instrumentos científicos, carga o tripulación dentro de áreas mucho más pequeñas rodeadas de pendientes, rocas, cráteres y otros peligros del terreno.
El NDL no identifica esos peligros por sí mismo. En cambio, proporciona los datos de movimiento de alta precisión que necesita el sistema de guiado, mientras que sistemas independientes de navegación relativa al terreno y detección de peligros determinan dónde debe aterrizar la nave.
Esta separación es importante. El NDL es fundamentalmente un sensor de navegación, no un instrumento de obtención de imágenes del terreno.
Griffin-1 incorpora el NDL de la NASA
La próxima gran prueba tendrá lugar a bordo del Griffin-1 de Astrobotic.
Astrobotic confirmó en abril de 2026 que el Navigation Doppler Lidar había sido integrado en el módulo de aterrizaje. Griffin combina el NDL con tecnología de navegación relativa al terreno y detección de peligros para permitir operaciones autónomas de aterrizaje.
La nave se está preparando para una misión a la región del polo sur lunar, donde las largas sombras, los fuertes contrastes de iluminación y el terreno irregular hacen que la navegación sea especialmente exigente.
Astrobotic presentó el módulo de vuelo en junio y señaló que la misión está programada para lanzarse a finales de 2026. La compañía describe Griffin como un módulo lunar de clase infraestructura diseñado para transportar cargas útiles cada vez mayores hasta la superficie.
La misión forma parte del programa Commercial Lunar Payload Services de la NASA, mediante el cual la agencia contrata a empresas privadas para transportar instrumentos científicos y demostraciones tecnológicas a la Luna.
La NASA también ha descrito Griffin-1 como parte de su arquitectura más amplia de exploración lunar.
Por qué el lidar puede superar al radar
La navegación láser ofrece varias ventajas potenciales frente al radar cuando se opera alrededor de cuerpos planetarios sin atmósfera.
Debido a que las longitudes de onda del láser son considerablemente más cortas que las ondas de radio utilizadas habitualmente por los radares, los sistemas lidar pueden lograr mediciones extremadamente precisas utilizando equipos ópticos relativamente compactos.
La Luna también es especialmente adecuada para el lidar porque prácticamente carece de atmósfera. No existen nubes terrestres ni capas atmosféricas densas que puedan interferir significativamente con la trayectoria del láser durante el descenso.
La integración también puede ser más sencilla en determinadas configuraciones de naves espaciales, lo que podría reducir la masa, los requisitos de energía y la complejidad del desarrollo.
Estas ventajas adquieren cada vez mayor importancia para los módulos lunares comerciales, donde cada kilogramo de capacidad de carga útil y cada vatio de energía eléctrica tienen un coste directo para la misión.
Psionic comercializa el lidar de la NASA
El NDL también se está convirtiendo en un ejemplo de cómo una tecnología desarrollada por la NASA puede transformarse en productos comerciales.
La NASA concedió una licencia de la tecnología a la empresa Psionic, con sede en Virginia, en 2016. Posteriormente, la compañía desarrolló su propio Psionic Navigation Doppler Lidar, o PNDL, utilizando la arquitectura de la NASA como base tecnológica.
Según la NASA, el hardware más reciente de Psionic tiene menos de la mitad del tamaño y el peso del sistema original, al tiempo que ofrece un mayor alcance operativo, menores requisitos de energía y funciones adicionales.
Los trabajos de desarrollo más recientes han dado lugar a un sistema de cuarta generación capaz de medir simultáneamente distancia y velocidad en cuatro direcciones. Los datos resultantes pueden utilizarse para calcular la velocidad sobre el terreno, la altitud, el alabeo y el cabeceo.
La NASA también ha probado en vuelo equipos de Psionic a bordo de aeronaves de investigación mientras la tecnología avanza hacia nuevas aplicaciones espaciales y terrestres.
El NDL podría convertirse en equipamiento lunar estándar
El aspecto más importante de la misión de 2024 quizá no sea que el NDL demostrara una precisión de medición excepcionalmente alta. La velocimetría láser de precisión ya ha sido ampliamente demostrada en pruebas terrestres.
Lo más relevante es que el sistema generó datos útiles en el entorno lunar real.
Las tecnologías espaciales suelen funcionar correctamente durante pruebas controladas, pero pueden enfrentarse a problemas térmicos, ópticos, de vibración o de integración inesperados una vez instaladas en naves operativas. El NDL ya ha superado una parte de esa transición.
Su próximo desafío es la integración a nivel de sistema.
La experiencia con Odysseus demostró que un sensor puede funcionar perfectamente y, aun así, no contribuir a la misión si sus datos no pueden llegar al ordenador de guiado o ser interpretados por este. Por tanto, Griffin-1 representa una prueba más significativa que simplemente repetir el experimento de medición.
Si los datos del NDL se incorporan con éxito al sistema de guiado de circuito cerrado durante el descenso de Griffin, la tecnología podría pasar de ser una carga útil experimental a convertirse en equipamiento estándar para aterrizajes.
Esto podría resultar especialmente importante a medida que las empresas comerciales intenten realizar misiones lunares con mayor frecuencia. Los sensores estandarizados de navegación de precisión podrían reducir el riesgo de ingeniería y disminuir la cantidad de hardware de navegación personalizado necesario para cada nuevo módulo de aterrizaje.
Por tanto, la tecnología está evolucionando hacia algo más amplio que un experimento de investigación de la NASA. Está convirtiéndose en parte de un ecosistema comercial emergente para el aterrizaje planetario autónomo.
Acerca de la NASA
La NASA fue creada en 1958 y sigue siendo la principal agencia civil de Estados Unidos dedicada al espacio y la aeronáutica. Su organización incluye 10 grandes centros e instalaciones y aproximadamente 14.000 funcionarios públicos que trabajan en más de 150 áreas profesionales.
El Navigation Doppler Lidar fue desarrollado en el Langley Research Center de la NASA, en Hampton, Virginia, con el apoyo de varios programas de la Space Technology Mission Directorate. La tecnología recibió en 2022 el premio Commercial Invention of the Year de la NASA y desde entonces ha sido transferida a la industria a través del programa de licencias tecnológicas de la agencia.
La financiación aprobada de la NASA para el año fiscal 2026 asciende a aproximadamente 24.800 millones de dólares, según la documentación presupuestaria de la agencia para el año fiscal 2027. Sus programas lunares combinan cada vez más tecnologías desarrolladas por la NASA con naves comerciales suministradas a través de iniciativas como Commercial Lunar Payload Services.
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