NASA chce mieć nawigację GPS na Księżycu

W ramach projektu Artemis amerykańska agencja kosmiczna NASA planuje załogowo powrócić na Księżyc. Jednocześnie chciałaby, aby misje księżycowe mogły korzystać z globalnego systemu nawigacji satelitarnej. Szykuje specjalną misję do przetestowania takich możliwości.

Globalny system nawigacji satelitarnej obejmuje satelity służące dookreślania dokładnej pozycji na Ziemi, a także do nawigacji. Wiele osób korzysta z tego na co dzień, na przykład w formie nawigacji samochodowej, czy w smartfonie. Na Ziemi istnieje kilka tego typu systemów. Najbardziej znany jest amerykański GPS, ale Unia Europejska tworzy swój własny system Galileo, własne systemy posiadają też Rosja, Chiny, Indie i Japonia.

W kosmosie statki i sondy kosmiczne mogą używać sygnałów z systemu nawigacji satelitarnej do określania swojej pozycji, prędkości i czasu, co jest niezwykle istotne w misjach kosmicznych. W przypadku obiektów znajdujących się na niskich orbitach okołoziemskich, poniżej wysokości 3000 km, można korzystać z nawigacji satelitarnej podobnie jak robimy to na powierzchni Ziemi.

Jednak jeśli statek kosmiczny znajduje się dalej, zaczynają rodzić się problemy. Na przykład w przypadku wysokości powyżej orbit, po jakich poruszają się satelity systemu nawigacji satelitarnej, użytkownik (np. sonda kosmiczna) musi polegać sygnałach otrzymywanych z satelitów znajdujących się po przeciwnej stronie Ziemi. Przy czym nasza planeta przesłania większość sygnału, więc można otrzymywać tylko te wysyłane przez anteny pod pewnym kątem.

Generalnie w przestrzeni wokół Ziemi wykorzystywane są sygnały pod kątem do 26 stopni od kierunku najsilniejszego sygnału anteny nadawczej satelity nawigacyjnego. NASA wskazuje, że udaje jej się wykorzystywać też słabsze sygnały. Inżynierowie agencji pracują nad tymi zagadnieniami już od lat 90. ubiegłego wieku, poznając strukturę i rozkład mocy sygnału oraz opracowując szczegółowe modele.

W ostatnich latach w ramach misji Magnetospheric Multiscale Mission (MMS), przeznaczonej do badania ziemskiej magnetosfery, automatycznej sondzie udało się ustalić swoją pozycję przy pomocy sygnału GPS prawie w połowie odległości do Księżyca.

„Nasze symulacje pokazują, że GPS można rozszerzyć do odległości księżycowych po prostu stosując anteny z wyższym wzmocnieniem. Systemy nawigacji satelitarnej mogą odgrywać ważną rolę w nadchodzących misjach programu Artemis od startu z Ziemi aż do operacji na powierzchni Księżyca” - powiedział Ben Ashman, inżynier nawigacyjny w NASA.

NASA będzie chciała wykorzystywać na Księżycu różne istniejące systemy nawigacji satelitarnej, nie tylko amerykańskie. Aby przetestować możliwości w praktyce, planowana jest misja o nazwie Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), przygotowywana wspólnie z Włoską Agencją Kosmiczną. Sonda LuGRE ma wylądować na Morzu Przesileń (Mare Crisium) na Księżycu w 2023 r. i odebrać sygnały z systemów GPS oraz Galileo. (PAP)

cza/ agt/