Mėnulio GPS? NASA žino, kaip padėti astronautams naršyti

Menininkas vaizduoja palydovus, kurie atveria kelią mėnulio GPS sistemai. (Vaizdo kreditas: NASA)

Kai naujos kartos įgulos nusileis Mėnulio paviršiuje - galbūt jau 2024 m. - NASA planuoja naudoti Mėnulio pasaulinę padėties nustatymo sistemą (GPS), kuri padės astronautams rasti kelią.

Tokia sistema neleistų kartotis navigacijos problemų, kurios šeštajame ir aštuntajame dešimtmečiuose sukėlė „Apollo“ astronautus. Mėnulyje yra labai sunku naršyti, nes vien tik regėjimu sunku nustatyti mėnulio orientyrų atstumą ir dydį. Nėra atmosferos, kuri sušvelnintų horizontą, kaip žmonės yra įpratę Žemėje; „Apollo“ astronautai kartais sunkiai vertino atstumą iki kraterių, kurie buvo pažymėti jų žemėlapiuose, gautuose iš orbitinių vaizdų. Pavyzdžiui, „Apollo 14“ įgula praleido kraterį, kurį planavo aplankyti, tik 30 metrų.

Taigi, atsižvelgiant į tai, kad agentūra vėl sutelkiant dėmesį į įgulos misijas į mėnulį , NASA kuria specialų imtuvą, galintį priimti GPS signalus iš Mėnulio orbitos. GPS yra JAV kariuomenės valdoma sistema, kuri bet kuriuo metu remiasi nuo 24 iki 32 palydovų, skriejančių virš Žemės, ir yra populiari priemonė viskam, pradedant sekimo įrenginiais ir baigiant transporto priemonių navigacijos sistemomis.

Susijęs: Kaip veikia GPS?

Jei viskas klostysis pagal planą, naujoji NASA sistema sukonstruos Mėnulio imtuvą, skirtą priimti signalus iš GPS palydovų, skriejančių orbitoje aplink Žemę. Šis mėnulio GPS palaikytų ir antžemines misijas, ir personalą, pilotuojantį „Orion“ erdvėlaivį ir „Lunar Gateway“ kosminę stotį, kurią planuoja sukurti NASA.

„GPS yra sistema, sudaryta iš trijų dalių: palydovų, antžeminių stočių ir imtuvų. Antžeminės stotys stebi palydovus, o imtuvas, kaip ir telefone ar automobilyje, nuolat klausosi signalo iš tų palydovų. Imtuvas apskaičiuoja atstumą nuo keturių ar daugiau palydovų, kad nustatytų vietą, NASA sakoma pareiškime .

„Vietoj navigacijos Žemės gatvėmis erdvėlaivis su pažangiu GPS imtuvu netrukus gali būti suporuotas su tiksliais žemėlapių duomenimis, padedančiais astronautams sekti savo vietą didžiuliame erdvės vandenyne tarp Žemės ir Mėnulio krantų arba per kraterų Mėnulį. paviršius.'

Pastaraisiais dešimtmečiais NASA naršė daugybę erdvėlaivių netoli mėnulio, tačiau nurodymai visada buvo gauti iš NASA ryšių tinklų. GPS gali palaikyti daugiau palydovų ir atlaisvins brangų pralaidumą iš šių kitų NASA tinklų, kurie gali būti naudojami kitiems erdvėlaiviams.

Vienas technologinis iššūkis yra tas, kad GPS yra tiksliausias mažesniame aukštyje, žemiau palydovų orbitos - 12 115 mylių (20 115 kilometrų). Tačiau NASA jau išplėtė GPS pagrįstą navigaciją į didesnį aukštį tokioms misijoms kaip Geostacionarūs operatyviniai aplinkos palydovai (GOES) ir „Magnetosferinė daugialypė misija“ (MMS), ir agentūra mano, kad įmanoma pakilti dar aukščiau.

„Tiesą sakant, su MMS mes jau beveik įpusėję mėnulį“, - tame pačiame pareiškime sakė NASA Goddardo kosmoso centro misijų inžinerijos ir sistemų analizės skyriaus vyriausiasis technologas Jasonas Mitchellas.

Komanda planuoja remtis MMS „Navigator“ GPS sistema, kurdama geresnę elektroniką, antenos technologiją ir tikslesnį laikrodį. (GPS naudoja atominius laikrodžius, kad apskaičiuotų laiką, kurio reikia signalams judėti tarp savo palydovų; signalai tada trikampiai nustatomi objekto padėčiai nustatyti.) Goddardas jau kuria geresnį GPS imtuvą, kuris būtų naudingas ne tik Mėnulio misijoms, bet ir mažų palydovų plitimui.

Naujausia orbitoje esanti GPS imtuvo koncepcija šiuo metu yra „NavCube“, apjungianti MMS „Navigator GPS“ ir skrydžio kompiuterių platformos „SpaceCube“ galimybes. Neseniai Tarptautinėje kosminėje stotyje buvo pristatyta „NavCube“ versija, kuri išbandys savo GPS signalų apdorojimą ir parodys, kaip erdvėje atlikti itin greitą rentgeno ryšį.

„„ NavCube “GPS apdorojimo galia kartu su imtuvu, skirtu Mėnulio atstumams, turėtų suteikti galimybes, reikalingas GPS naudoti Mėnulyje“, - pridūrė NASA. Komanda planuoja baigti darbą su naujausiu prototipu vėliau šiais metais, tada pradėti kurti prototipų technologijas, skirtas bandymams kosmose.

• Palydovų kvartetas: NASA daugialypė magnetosferinė misija nuotraukose
• Žemė iš kosmoso: nuostabios nuotraukos iš palydovo GOES-16
• NASA atominis laikrodis „SpaceX“ kitame „Falcon Heavy Will“ pradės „Mars Travel Tech“

Sekite Elizabeth Howell „Twitter“ @howellspace . sekite mus Tviteryje @Spacedotcom ir toliau Facebook .