Миссия Lunar Pathfinder будет тестировать спутниковое покрытие на лунной орбите
Спутниковая навигация произвела революцию в жизни до такой степени, что мгновенное определение местоположения стало само собой разумеющимся
ЕКА планирует использовать свою предстоящую миссию Lunar Pathfinder для экспериментов с расширением спутникового покрытия Луны. Настроившись на радиосигналы, поступающие от спутников Galileo и GPS, цель состоит в том, чтобы обеспечить более точную и точную фиксацию положения космических аппаратов на лунной орбите.
Спутниковая навигация произвела революцию в жизни до такой степени, что мгновенное определение местоположения стало само собой разумеющимся. Однако, поскольку она опирается на растущие группы все более сложных спутников, окружающих планету, эта технология в настоящее время ограничена Землей.
В связи с тем, что многие страны разрабатывают программы по ускорению исследований Луны, спутниковая навигационная система вокруг Луны была бы очень полезна, но ее установка также была бы и очень дорогой. Возможно, когда-нибудь появится что-то вроде Galileo или GPS для Луны, но ЕКА ищет способы использовать существующие на Земле системы спутниковой навигации для лунных миссий.
В настоящее время лунные миссии должны полагаться на станции слежения на Земле, чтобы найти свое положение с помощью измерений дальности и угла, но это не очень точно и имеет лишь ограниченные возможности. Это печально, потому что гравитационное поле Луны очень неравномерно из-за концентрации более плотного материала, называемого масконами*, погребенными под лунной поверхностью. Они влияют на орбитальные космические аппараты, изменяя их траектории, поэтому точная навигация очень важна.
Проблема в том, что Galileo не особенно подходит для лунных работ. Не только его радиосигналы излучаются на Землю, но и сами спутники находится на орбитах примерно в 23 222 км над Землей. Однако в 2019 году миссия НАСА Magnetospheric Multiscale Mission смогла определить свою орбиту с помощью сигналов GPS, когда она находилась на расстоянии 187 166 км, что почти вдвое меньше расстояния от Земли до Луны.
Это доказало, что, хотя большая часть энергии, излучаемой антеннами на навигационных спутниках, направлена обратно на Землю, существует достаточно сигнала, излучаемого сбоку, чтобы быть полезным в космосе, если вы используете достаточно сильную антенну.
Планируемый к запуску в 2023 году спутник связи Lunar Pathfinder разрабатывается в рамках государственно-частного партнерства. Его экспериментальная система будет использовать антенну с высоким коэффициентом усиления, расположенную на «боковых лепестках», которые принимают со сторон радиолучи, испускаемые спутниками Galileo и GPS. Это позволяет высокочувствительному приемнику улавливать сигналы спутниковой навигации, которые в миллионы раз слабее, чем те, что принимаются на Земле.
По данным ЕКА, «Лунный следопыт» сможет зафиксировать свое положение с точностью до 100 метров, пока он будет кружить вокруг Луны по высокостабильной орбите, проводя разведку южного полюса Луны. Самая большая проблема будет заключаться в использовании спутниковых навигационных систем, даже если сигналы поступают с одного небольшого участка неба.
ЕКА заявляет, что планирует расширить охват спутниковой навигацией вокруг Луны и даже на Луне в ближайшее десятилетие, и в случае успеха новая техника может быть использована не только для навигации в космосе, но и для научных целей, таких как изучение почти несуществующей атмосферы Луны или обеспечение длинной базовой линии Земля-Луна для физических экспериментов.
*Маскон (от англ. mass concentration — «концентрация массы») — регион литосферы планеты или естественного спутника, вызывающий положительные гравитационные аномалии. Наиболее известны лунные масконы, которые были обнаружены и локализованы по возмущениям в движениях искусственных спутников Луны. Чаще всего масконы расположены под лунными морями, имеющими округлую форму.