NASA spejler på ESA pathfinder for at forbedre månenavigationen

NASA vil forsyne den kommende European Space Agency (ESA) Lunar Pathfinder-satellit med en række laserretroreflektorer, spejlede enheder, der reflekterer lys tilbage ved kilden. Retroreflektorerne vil validere navigationsegenskaber, der vil være afgørende for Artemis-missionerne og fremtidig måneudforskning.

"ESA's Lunar Pathfinder-mission vil hjælpe med at verificere ydeevnen af ​​nye månenavigationsteknikker under udvikling hos NASA," sagde JJ Miller, vicedirektør for politik og strategisk kommunikation for NASA's Space Communications and Navigation (SCaN) program ved NASAs hovedkvarter i Washington. "Dette projekt er bygget på det lange samarbejde mellem NASA og ESA inden for International Committee on Global Navigation Satellite Systems (ICG), et FN-forum, der fokuserer på at sikre interoperabilitet mellem GNSS-tjenesteudbydere"

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) er de satellitkonstellationer, der almindeligvis bruges til positions-, navigations- og timingtjenester på Jorden. GPS – GNSS-konstellationen, der drives af U.S. Space Force – er den, mange amerikanere kender til og bruger til daglig.

Lunar Pathfinder-rumfartøjet vil være vært for en enhed, der tester GNSS-kapaciteter, der bruges af mange til at navigere på Jorden, til at navigere i månens kredsløb. Instrumentet, NaviMoon, vil modtage signaler fra GPS, den amerikanske GNSS-konstellation og Galileo, den europæiske GNSS-konstellation.

Missioner i store højder, som Lunar Pathfinder på månen, modtager GNSS-signaler, der løber forbi Jordens kant fra GNSS-satellitter på den modsatte side af planeten. NASA har navigeret med disse svage signaler så langt som halvvejs til månen og planlægger at gøre det på månens overflade med en kommende Commercial Lunar Payload Services-levering tildelt Firefly Aerospace i Cedar Park, Texas. Landeren vil levere en eksperimentel nyttelast, Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), udviklet i samarbejde med den italienske rumfartsorganisation (ASI).

"Lunar Pathfinder og LuGRE tager begge vigtige skridt i retning af at gøre operationel GNSS-brug på månen til en realitet," sagde Joel Parker, LuGREs hovedefterforsker ved NASA Goddard. "Ved at validere svagt-signal GNSS til fremtidige månemissioner, vil vi give nye ombord, real-time navigationsmuligheder ved og omkring månen ved hjælp af eksisterende systemer og teknologi."

Ved at kaste lasere fra Lunar Pathfinders retroreflektorer kan ingeniører validere GNSS's ydeevne på ekstreme afstande. Bekræftelse af ydeevnen af ​​svage signal GNSS-modtagere i forhold til afprøvede og ægte laserafstandsteknikker vil hjælpe missioner med at omfavne måne-GNSS-navigation operationelt.

"Satellitlaserafstandsmåling er en af ​​de mest nøjagtige metoder, vi har til at måle afstanden mellem et rumfartøj og Jorden," sagde A.J. Oria, SCAN GNSS-ekspert ved NASAs hovedkvarter. "Det giver en fremragende reference til at vise, hvor effektive nyere metoder som GNSS med svagt signal er til at bestemme rumfartøjets position."

En laserretroreflektor er en speciel slags spejl, der sender laserlys tilbage mod sin kilde, i modsætning til et normalt spejl, der afviser lyset i en vinkel. Ved satellitlaserafstand når en laser transmitteret fra et teleskop på Jorden en retroreflektor på et rumfartøj eller et himmellegeme, og retroreflektoren sender lyset tilbage til teleskopet.

Ved at måle den tid, en laserimpuls forlader teleskopet, og den tid, hvor returimpulsen ankommer, kan ingeniører og videnskabsmænd beregne præcise afstande mellem objektet og en jordstation. Laserafstandsmåling er mere nøjagtig end lignende metoder, der bruger radiobølger, fordi laserlysets bølgelængde er meget kortere.

"For at validere ydeevnen af ​​svage GNSS-signaler:Hvis alt du har er jordradiosporingsdata, sammenligner du dybest set en radioteknik med en anden radioteknik. Du får ikke nogen form for præcision," sagde Stephen Merkowitz, Space Geodesy Project manager hos NASA Goddard. "Hvis du tilføjer laserafstand, har du en teknik, der er utrolig præcis og er blevet uafhængigt verificeret i løbet af de sidste 50 år." + Udforsk yderligere

NASA-månemission sat til at slå rekord i navigationssignaltest