Миссия НАСА на Луну намерена побить рекорд в тестировании навигационного сигнала

Сотрудничество поддерживает навигацию GPS и Galileo.

Автор Дэнни Бёрд
Центр космических полетов имени Годдарда НАСА

Поскольку миссии Artemis направляются на Луну, а НАСА планирует долгое путешествие на Марс, новые навигационные возможности будут иметь ключевое значение для человеческой науки, открытий и исследований.

В рамках Инициативы НАСА по обслуживанию коммерческой лунной полезной нагрузки компания Firefly Aerospace из Сидар-Парка, штат Техас, доставит тестовую полезную нагрузку в бассейн Mare Crisium на Луне. Полезная нагрузка эксперимента NASA Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) впервые проверит новые мощные возможности лунной навигации с использованием сигналов GNSS Земля-Луна.

«В этом случае мы выходим за рамки того, для чего предназначалась GNSS, то есть расширяем сферу применения систем, созданных для предоставления услуг наземным, авиационным и морским пользователям, включая также быстрорастущий космический сектор», — сказал Дж. Дж. Миллер. , заместитель директора по политике и стратегическим коммуникациям Программы астронавтики и космической связи (SCaN) НАСА. «Это значительно повысит точность и гибкость того, что было доступно во время миссий «Аполлон», и позволит использовать более гибкие операционные и оперативные сценарии».

LuGRE, разработанный в сотрудничестве с Итальянским космическим агентством (ASI), будет получать сигналы как от GPS, так и от Galileo, и использовать их для расчета первых в истории GNSS-фиксаций положения при прохождении к Луне и на Луне.

«Околоземные миссии долгое время полагались на GNSS для навигации и хронометража», — сказал Джоэл Паркер, главный исследователь LuGRE в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «В последние годы НАСА и международное сообщество раздвинули границы того, что считалось возможным с помощью этих технологий в масштабах космической службы и за ее пределами».

На этом рисунке показаны различные области покрытия GNSS. (Фото: НАСА/Дэнни Берд)

Миссии размером с космическую службу GNSS — примерно от 1800 миль до 22 000 миль в высоту — принимают сигналы, которые распространяются через край Земли от спутников GNSS на другой стороне планеты. Первые эксперименты по объему космических услуг произошли на заре нового тысячелетия. С тех пор во многих миссиях Space Service Volume надежно использовалась система GNSS для навигации.

В 2016 году миссия NASA Multiple Magnetic Range (MMS) использовала Глобальную систему позиционирования (GPS) для работы на рекордном расстоянии в 43 500 миль от Земли. Затем, в 2019 году, MMS побила собственный рекорд, разместив его с помощью глобальной системы позиционирования (GPS) на расстоянии 116 300 миль от Земли — примерно на полпути к Луне.

На этих экстремальных высотах миссиям нужны высокочувствительные приемники GNSS. Миссия LuGRE будет использовать специализированный приемник слабого сигнала, разработанный Qascom, итальянской компанией, специализирующейся на космической кибербезопасности и решениях для безопасности спутниковой навигации, и финансируемый ASI.

Команды LuGRE в настоящее время тестируют полезную нагрузку в рамках подготовки к доставке для интеграции в посадочный модуль Firefly «Blue Ghost» в ноябре этого года. Запуск запланирован до 2024 года с мыса Канаверал, штат Флорида, на борту ракеты SpaceX Falcon 9.

Во время многонедельного путешествия к Луне LuGRE будет собирать сигналы ГНСС и проводить навигационные эксперименты на различных высотах и ​​на лунной орбите. После приземления LuGRE развернет свою антенну и начнет 12-дневный сбор данных, потенциально расширяя операции миссии. NASA и ASI обработают и проанализируют данные, связанные с Землей, а затем опубликуют результаты.

«LuGRE — это последняя попытка в длинной череде миссий, направленных на расширение возможностей GNSS на больших высотах», — сказал Фабио Дэвис, со-главный исследователь LuGRE, ASI. «Мы разработали передовой эксперимент, который послужит основой для действующих систем GNSS на Луне».

Миссия LuGRE направлена ​​на дальнейшее развитие навигационных возможностей на основе GNSS вблизи и на Луне, даже несмотря на то, что НАСА планирует начать использовать GNSS на больших высотах для будущих лунных миссий. НАСА и АСИ представят результаты этой работы космическому сообществу через Международный комитет по глобальным навигационным спутниковым системам, форум Организации Объединенных Наций, занимающийся обеспечением функциональной совместимости сигналов ГНСС. Эти возможности также являются важным шагом на пути к созданию LunaNet, архитектуры, которая объединит совместные сети в бесшовные лунные службы связи и навигации.

Техническая визуализация вышек LuGRE и GNSS.  На самом деле созвездия GNSS на Земле занимают менее 10 градусов на небе, если смотреть с Луны.  (Фото: НАСА/Дэйв Райан)

Техническая визуализация вышек LuGRE и GNSS. На самом деле созвездия GNSS на Земле занимают менее 10 градусов на небе, если смотреть с Луны. (Фото: НАСА/Дэйв Райан)

«Лунные поставки, которые мы получаем от коммерческих поставщиков, предоставляют ряд инновационных технологий и возможностей для проведения испытаний с доступным доступом к лунной поверхности», — сказал Джей Дженкинс, исполнительный директор коммерческой программы Lunar Payload Services. «LuGRE — это один из примеров прогресса, которого могут добиться правительство и промышленность, когда они объединятся для достижения своих целей в области разведки».

Разработка новых способов использования ГНСС для новых космических операций является приоритетом для программы SCaN в штаб-квартире НАСА, поскольку она является ведущей организацией, отвечающей за реализацию рекомендаций из Директивы о космической политике-7, которая предписывает НАСА разрабатывать требования к поддержке GPS для космических операций и науки на более высоких уровнях. орбиты и дальше в лунное пространство.

Leave a Comment