Астронавты смогут пользоваться GPS во время своей новой миссии на Луну

Ученые утверждают, что технология GPS будет работать на Луне

GPS, спутниковая навигационная система, которая сегодня помогает примерно 4 млрд людей на Земле ориентироваться на местности, может использоваться на лунной орбите в ходе миссии Artemis. Для этого команда NASA разрабатывает приёмник, который сможет принимать сигналы от нескольких десятков спутников GPS.

GPS работает на высоте около 20,1 тыс. км над поверхностью Земли и открыта для любых GPS-приёмников. Её сигналы используются в навигационных системах транспортных средств, интерактивных картах и ​​устройствах слежения всех типов, а также во многих других приложениях.

Если астронавты достигнут Луны, как запланировано в рамках миссии NASA Artemis, у них будет много работы, для которой потребуется ориентирование на местности. Основная цель будет заключаться в разработке месторождений льда в кратерах вблизи южного лунного полюса. Астронавты должны будут точно ориентироваться в тех местах, где роверы ранее нашли лёд. Им также нужно будет найти оборудование, которое отправилось на Луну раньше них, включая буровое оборудование и средства снабжения.

Ка-Мин Чунг и Чарльз Ли из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) пришли к выводу, что сигналы от навигационных спутников вблизи Земли могут использоваться для ориентирования астронавтов на лунной орбите. Исследователи представили результаты своих расчётов на конференции IEEE Aerospace Conference в Монтане.

Чунг и Ли рассчитали орбиты навигационных спутников GPS, европейской системы Galileo и российской системы ГЛОНАСС — всего 81 спутника. Антенны большинства из них передают сигналы к поверхности Земли, но также излучают их в космос. По словам исследователей, эти сигналы достаточно сильны, чтобы их мог принять космический корабль вблизи Луны. Чунг, Ли и их команда рассчитали, что космический корабль на лунной орбите сможет «видеть» сигналы от 5 до 13 спутников.

Помочь астронавтам ориентироваться после приземления на поверхность Луны будет сложнее, главным образом потому, что в полярных регионах Земля находится низко над горизонтом. Сигналы спутников могут заблокировать лунные холмы или края кратера. Но команда JPL и их коллеги из Центра космических полетов Годдарда в Мэриленде подготовились к этому. Чтобы помочь астронавтам, команда предложила использовать два спутника на лунной орбите — один новый спутник, оснащённый GPS, который будет действовать в качестве маяка-локатора, и спутник NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, который уже работает с 2009 года.

«Лунный GPS-приёмник» будет основан на навигаторе GPS, который инженеры Центра космических полетов Годдарда начали разрабатывать в начале 2000-х специально для NASA Magnitospheric Multiscale Mission, или MMS, — миссии NASA по исследованию магнитосферы Земли, первой в истории миссии по изучению того, как магнитные поля Солнца и Земли соединяются и разъединяются. Цель заключалась в создании приёмника, который будет работать в космосе и будет быстро получать и отслеживать радиоволны GPS даже в областях со слабым сигналом. В новом приёмнике соединятся технологии навигатора GPS с MMS-миссии и SpaceCube, реконфигурируемой, очень быстрой бортовой компьютерной платформы. Новая технология получила название NavCube.

Как отмечают в NASA, расширение возможностей использования GPS на Луне потребует некоторых улучшений по сравнению с бортовой системой GPS MMS. Однако эта сеть не должна быть дорогой по стандартам космических программ. Спутник-ретранслятор может быть очень маленьким, брать сигналы от существующих спутников и летать на ракете, запускающей другие полезные грузы на Луну.