Forscher des Goddard Space Flight Center der NASA haben ein neuartiges Lidar-Instrument entwickelt, das Lücken in der dreidimensionalen Kartierung der Erdoberfläche schließen soll. Das System namens CASALS (Concurrent Artificially-intelligent Spectrometry Lidar System) kombiniert maschinelles Lernen mit einer kompakten Lidar-Technologie.
Technologische Innovationen
Im Gegensatz zu herkömmlichen Lidar-Systemen, die mechanisch gesteuerte Spiegel verwenden, setzt CASALS auf eine wellenlängenbasierte Steuerung. Ein schnell pulsierender Laser mit 256 verschiedenen Wellenlängen wird durch ein optisches Gitter geleitet, das die Lichtstrahlen durch Beugung in unterschiedliche Richtungen lenkt. Dieser mechanikfreie Ansatz ermöglicht eine kontinuierliche Abtastung der Oberfläche ohne die typischen Lücken zwischen Messlinien.
Ein weiterer Fortschritt ist die hocheffiziente Detektoranordnung mit einer Quanteneffizienz von 80 Prozent. Dadurch kann das System auch schwächere Rückstreusignale erfassen, was Messungen unter dichter Vegetation oder auf dunklen Oberflächen verbessert.
Erfolgreiche Testflüge
Ein Prototyp von CASALS absolvierte im November 2024 erfolgreiche Testflüge an Bord einer B200 King Air der NASA. Bei einer Flughöhe von etwa fünf Kilometern erreichte das System eine horizontale Auflösung von 22 Zentimetern, wodurch einzelne Baumäste und kleinste Höhenunterschiede erkennbar wurden.
Die Forscher planen weitere Verbesserungen, darunter eine Vergrößerung des Abtastbereichs und die Integration von Bordsoftware zur Datenverarbeitung. Ein weiterer Testflug ist für den Sommer 2027 im Rahmen der ASCENT-Kampagne vorgesehen.
Langfristig soll CASALS für den Einsatz im Weltraum weiterentwickelt werden. Das System könnte als erstes weltraumgestütztes Lidar kontinuierliche 3D-Datensätze der Erdoberfläche liefern, anstatt wie bisher nur Einzelprofile.
- NASA Goddard Space Flight Center
- NASA Earth Science Technology Office (ESTO)
- NASA TechPort Projektdatenbank