- Na najbliższą dekadę zaplanowano dziesiątki misji księżycowych.
- Ale obecnie nie ma systemu nawigacji satelitarnej między Ziemią a Księżycem.
- NASA i Europejska Agencja Kosmiczna opracowują sposoby, które pomogą rakietom w autonomicznej nawigacji na Księżyc.
kiedy nasa Misja Artemis 1 z powodzeniem okrążyła Księżyc w listopadziePokazał światu, że ludzie są w drodze powrotnej.
NASA i Europejska Agencja Kosmiczna dążą do tego Umieść buty na Księżycu do 2025 roku i stworzyć A Stała baza księżycowa będzie krążyć wokół niego przez następne dwa lata. Chiny i Rosja współpracują również nad stworzeniem oddzielnej bazy księżycowej, Z załogowym lądowaniem zaplanowanym na 2036 rok.
Ale w tej chwili nie ma GPS, który by nas tam zaprowadził. Astronauci nie mogą samodzielnie żeglować w przestrzeni kosmicznej, a każda misja opiera się na fachowo wyszkolonych inżynierach, którzy stale kierują misjami z Ziemi.
To szybko staje się niezrównoważone, gdy misje idą tam iz powrotem.
Agencje kosmiczne pracują nad umieszczeniem systemu nawigacji satelitarnej, czyli nawigacji satelitarnej, na rakietach podróżujących w kosmosie 239.000 mil między Ziemią a Księżycem. Planują również budowę zupełnie nowej sieci mobilności O Księżyc. Oto jak.
Sposób, w jaki agencje kosmiczne nawigują dzisiaj, jest uciążliwy i kosztowny
Potrzeba było setek ludzi, aby pomóc rakietom misji Apollo polecieć na Księżyc. Tutaj pracownicy Apollo 11 obserwują jego start 16 lipca 1969 roku.
NASA
Obecnie jedynym sposobem na dotarcie z punktu A do punktu B w kosmosie jest wykonanie skomplikowanych obliczeń opartych na fizyce, dostosowanych do każdej misji.
Gdy statek kosmiczny porusza się w przestrzeni, jedynym punktem odniesienia jest Ziemia. Musi więc wysłać sygnał na Ziemię, aby zrozumieć, gdzie się znajduje, co oznacza ogromne martwe punkty.
NASA całkowicie straciła kontakt z Orionstatek kosmiczny użyty w misji Artemis 1, kiedy Poszedł za księżycem. Przez kilka minut wszystko, co inżynierowie mogli zrobić, to wstrzymać oddech i mieć nadzieję, że zobaczą, jak statek kosmiczny wychodzi bez szwanku po drugiej stronie.
To wymaga dużych zasobów i jest kosztowne, powiedział Javier Ventura Travisette, główny inżynier w biurze naukowym Galileo Navigation Science Office Europejskiej Agencji Kosmicznej. (administrowany przez rząd Stanów Zjednoczonych GPS; Galileo To jest wersja europejska.)
Tym, czego obecnie potrzebuje eksploracja kosmosu, jest sposób, w jaki statki kosmiczne triangulują swoją pozycję z przestrzeni kosmicznej, aby mogły nawigować niezależnie bez udziału Ziemi.
Korzystanie z satelitów Ziemi może pomóc w dotarciu na Księżyc
Co zaskakujące, najtańszym sposobem wysłania satelity w przestrzeń kosmiczną jest wykorzystanie satelitów krążących wokół Ziemi, Elizabeth Rooney, Senior Inżynier w Surrey Satellite Technology Ltd— powiedział od środka. Firma współpracuje z Europejską Agencją Kosmiczną nad rozwojem astronautyki w kosmosie.
Z tym podejściem wiąże się kilka dużych problemów. Głównym jest to, że te satelity wskazują na Ziemię.
Oznacza to, że większość sygnału satelitarnego jest blokowana i tylko niewielka część jest rozlewana. Część, która się rozlewa, jest znacznie słabsza niż główny sygnał i staje się słabsza im dalej od ziemi.
Poza bezpośrednimi peryferiami Ziemi, które są tutaj nazywane zakresem usług kosmicznych, większość sygnału pochodzącego z ziemskich satelitów nawigacyjnych (zwanych tutaj satelitami GNSS, dla Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej) jest blokowana przez Ziemię.
NASA
Biorąc pod uwagę wszystkie te ograniczenia, wydawałoby się, że wykorzystanie tego sygnału do wypłynięcia na Księżyc byłoby niemożliwe. Ale inżynierowie spędzili dziesięciolecia na opracowywaniu czułych detektorów, które mogą wykorzystać ten sygnał z głębokiego kosmosu.
I udało im się.
W 2019 roku cztery satelity były w stanie określić swoją pozycję w kosmosie za pomocą sygnałów z satelitów Globalnego Systemu Pozycjonowania (GPS).
Ona była 116 300 mil — mniej więcej w połowie drogi do księżyca, powiedział Ventura-Traveset.
Naprawdę potrzebujemy sposobu, aby samodzielnie polecieć na Księżyc
Kolejne granice wykrywają ten sygnał w drugiej połowie podróży. Ale Ventura-Traveset jest pewny siebie.
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i NASA ulepszają swoje detektory, które mogą wykorzystywać sygnały z satelitów Ziemi i przygotowują się do przetestowania ich w nadchodzących misjach księżycowych.
W ramach inicjatywy Europejskiej Agencji Kosmicznej na satelicie krążącym wokół Księżyca, zwanym Lunar Pathfinder, zostanie zainstalowany detektor, aby sprawdzić, czy może on nawigować autonomicznie.
ESA-K Oldenburg / Insider
Odbiornik ESA, tzw Granatowy Księżycma zostać wystrzelony na pokładzie satelity Lunar Pathfinder W 2025 lub 2026 r. Europejska Agencja Kosmiczna oczekuje, że NaviMoon będzie w stanie zlokalizować satelitę z dokładnością do około 60 metrów (około 200 stóp), powiedział Ventura-Traveset.
Powiedział, że ma nadzieję, że dzięki temu detektorowi satelita będzie w stanie samodzielnie poruszać się po Księżycu. Jest również bardzo lekki, waży łącznie około 4 kilogramów (8 funtów) i może zastąpić wiele ciężkiego sprzętu na statku kosmicznym.
Testowany jest odbiornik nawigacji satelitarnej NaviMoon.
SSTL
NASA pracuje również nad detektorami, które zostały opracowane we współpracy z włoską agencją kosmiczną. Zamierzają wystrzelić pierwszy z tych odbiorników na powierzchnię Księżyca w 2024 roku W ramach eksperymentu z odbiornikiem GNSS na powierzchni Księżyca.
Istnieje „trochę przyjaznego wyścigu konkurencyjnego” między Europejską Agencją Kosmiczną a NASA, aby dostarczyć sygnał nawigacji satelitarnej Ziemi na Księżyc, James Joseph „JJ” Miller, zastępca dyrektora ds. Siedziba główna NASA, powiedziała w wywiadzie informatorowi.
Miller powiedział, że wiele innych krajów zaczyna inwestować w technologię nawigacji w kosmosie.
„Wszyscy zdali sobie sprawę, że jest to wschodzący użytkownik, który nie zniknie, i że faktycznie musimy przygotować i uczynić przestrzeń księżycową WNP oraz całą przestrzeń między Ziemią a Księżycem tak solidną i niezawodną, jak możliwe dzięki tym sygnałom”.
Ostatecznie będziemy potrzebować sieci nawigacji satelitarnej O Księżyc
W fazie II fazy Moonlight Europejskiej Agencji Kosmicznej sieć satelitów powinna pomóc zlokalizować statek kosmiczny na powierzchni.
ESA-K Oldenburg / Insider
Sygnał z ziemskich satelitów może przekazywać statek kosmiczny na Księżyc, ale na powierzchni sygnał nie jest zbyt użyteczny.
W tym momencie sygnały te mogą dotrzeć tylko do tego, co jest widoczne z Ziemi, więc ciemna strona biegunów Księżyca i Księżyca jest niedostępna.
Tak więc plan jest taki, aby dać księżycowi własną flotę satelitów komunikacyjnych i nawigacyjnych, które są tzw Inicjatywa Księżyca. Pierwszym węzłem na Moonlight będzie satelita NASA Pathfinder.
Ventura-Traveset powiedział, że Europejska Agencja Kosmiczna zamierza przetestować podstawową infrastrukturę dla Moonlight do 2027 r., a bardziej rozbudowaną infrastrukturę do 2030 r.
NASA buduje też własną sieć tzw Luna Net. agencji NASA Bramastacja kosmiczna, którą agencja zamierza wysłać na orbitę księżycową, będzie kolejnym węzłem w sieci.
„Wyobrażamy sobie architekturę obejmującą współpracujące ze sobą satelity NASA i ESA” – powiedział Miller z NASA.
Osadnicy z Księżyca będą potrzebować szybkiego internetu
Satelity mogą pomóc przyszłym astronautom księżycowym w nawigacji po Księżycu, o czym świadczy wrażenie tego artysty.
ESA
Powrót ludzi na Księżyc ma bardziej komercyjną stronę. W dłuższej perspektywie osadnicy na Księżycu będą musieli założyć obóz, aby móc wydobywać minerały i wodę – które mogą być wykorzystane do napędzania rakiet w drodze na Marsa.
Ventura-Traveset powiedział, że odwiedzający Księżyc będą musieli komunikować się z Ziemią, skutecznie rozmawiać ze sobą i dobrze się bawić.
Ventura Travisit powiedział, że osadnicy na Księżycu mogą uzyskać dostęp do szybkiego internetu, wideokonferencji z bliskimi na Ziemi, transmitować występy i tworzyć własne treści z kosmosu.
„Nie sądzę, żeby ktokolwiek twierdził, że nie tędy droga” – powiedział Ventura Travist.
