NASA พัฒนา CASALS เลเซอร์สแกนพื้นผิวโลกแบบ 3D ต่อเนื่อง ไม่มีช่องว่างเหมือนเดิม

ทีมนักวิจัยที่ NASA Goddard Space Flight Center เปิดตัวเครื่องมือใหม่ชื่อ CASALS ซึ่งย่อมาจาก Concurrent Artificially-intelligent Spectrometry Lidar System เป้าหมายคือแก้ปัญหาที่ lidar บนดาวเทียมทุกวันนี้สแกนพื้นผิวโลกได้แค่เป็นเส้นแคบๆ ทำให้มีพื้นที่หลายล้านเอเคอร์ที่ไม่เคยถูกวัดโดยตรงเลย

จุดต่างของ CASALS คือมันไม่ใช้กระจกกลเคลื่อนที่บังคับทิศทางเลเซอร์แบบเครื่องเดิมๆ แต่ใช้เลเซอร์ seed ที่ปรับความยาวคลื่นได้เร็ว ยิงพัลส์ผ่านแผ่น grating ที่มีร่องระดับไมโครสโคปิก แสงแต่ละความยาวคลื่นจะหักเหไปคนละมุมตามธรรมชาติ ทำให้เกิดการ sweep ครอบคลุมพื้นที่เป็นแถบ 3D ต่อเนื่องแทนที่จะเป็นเส้นเดี่ยวๆ

การตัดกระจกกลออกไปยังช่วยลดขนาด น้ำหนัก และพลังงานที่ต้องใช้ ทำให้ทนทานกว่าเดิมเวลาต้องไปอยู่ในสภาพแวดล้อมโหดๆ อย่างอวกาศ นอกจากนี้ตัวดีเทคเตอร์ของ CASALS ยังมีค่า Quantum Efficiency สูงถึง 80 เปอร์เซ็นต์ หมายความว่าแทบไม่เสียแสงที่สะท้อนกลับมาเลย จับสัญญาณอ่อนๆ จากพื้นผิวมืดหรือพืชพรรณหนาทึบได้ดีขึ้น

เดือนพฤศจิกายน 2024 ทีมได้นำต้นแบบ CASALS ขึ้นบินบนเครื่องบิน NASA B200 King Air และได้ข้อมูลระดับใช้งานวิจัยได้จริงตั้งแต่เที่ยวบินแรก เกินความคาดหมายของทีมเอง บินที่ระดับความสูงราว 5 กิโลเมตร เครื่องนี้แยกแยะกิ่งไม้แต่ละกิ่งและความเปลี่ยนแปลงเล็กๆ ของระดับพื้นดินได้ ด้วยความละเอียดแนวนอน 22 เซนติเมตร

เราสามารถเห็นรายละเอียดโครงสร้างพืชพรรณและการเปลี่ยนแปลงของภูมิประเทศได้ชัดมาก

John Yorks นักวิจัยของ NASA Goddard และหัวหน้าโครงการ CASALS บอกว่าทีมมีแผนบิน CASALS อีกครั้งในแคมเปญ ASCENT ช่วงฤดูร้อนปี 2027 ก่อนหน้านั้นยังต้องปรับปรุงให้ swath กว้างขึ้นและเพิ่มซอฟต์แวร์ประมวลผลข้อมูลบนเครื่อง เพื่อเตรียมพัฒนาเป็นต้นแบบสำหรับใช้งานจริงบนอวกาศในอนาคต หาก CASALS สำเร็จ มันอาจเป็น lidar บนดาวเทียมตัวแรกที่ทำแผนที่ป่าไม้และภูมิประเทศโลกเป็นแถบ 3D ต่อเนื่องแทนที่จะเป็นเส้นแยกๆ แบบที่ผ่านมา