Художественное представление одного из спутников GPS. Фото: NASA
Если астронавты достигнут Луны, как и планировалось в рамках проекта НАСА Артемида, у них будет много работы. Основной целью является разработка месторождений льда в кратерах вблизи южного лунного полюса. Лед будет крайне полезен не только в качестве воды, но и потому, что может быть разбит на составляющие: водород и кислород, которые можно использовать в качестве топлива. Но им будет необходимо помощник, чтобы точно ориентироваться в тех местах. Кроме того, им необходимо будет быстро найти оборудование, которое будет отправлено до них, такое как спускаемые модули, луноходы, буровое оборудование и транспортные средства снабжения. Им нужно будет точно знать, где они находятся в режиме реального времени.
Это заставило задуматься некоторых ученых. Здесь, на Земле, для этой цели мы используем Глобальную систему определения местоположения (GPS), которая используется, чтобы помочь людям ориентироваться. Такая система способна определять точное местоположение с точностью, измеряемой в сантиметрах. Может ли это помочь космонавтам в лунных путешествиях?
Кар-Мин Чунг и Чарльз Ли из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии сделали измерения и пришли к выводу, что ответ - да: сигналы от существующих глобальных навигационных спутников вблизи Земли могут использоваться для направления астронавтов на лунной орбите, находящейся на расстоянии 385 000 км. Исследователи представили свои новейшие результаты на конференции IEEE Aerospace Conference в Монтане в этом месяце.
«Мы пытаемся заставить его работать, особенно в связи с большим потоком миссий в ближайшие несколько лет», - сказал Чунг. «У нас должна быть инфраструктура для позиционирования этих транспортных средств».
Чеунг и Ли построили орбиты навигационных спутников из Глобальной системы позиционирования США и двух других систем: европейской системы Галилео и российской системы ГЛОНАСС - всего 81 спутник. У большинства из них есть направленные антенны, передающие к поверхности Земли, но их сигналы также излучают в космос. По словам исследователей, эти сигналы достаточно сильны, чтобы их можно было прочитать на космическом корабле с достаточно компактными приемниками вблизи Луны. Чунг, Ли и их команда рассчитали, что космический корабль на лунной орбите сможет «видеть» сигналы от 5 до 13 спутников в любой момент времени – этого достаточно, чтобы точно определить его положение в пространстве с точностью до 200–300 метров. В компьютерном моделировании они смогли реализовать различные методы существенного повышения точности оттуда.
Помочь астронавтам ориентироваться после приземления на поверхность Луны было бы более сложно, главным образом потому, что в полярных регионах Земля была бы низко над горизонтом. Сигналы могут быть легко заблокированы холмами или краями кратера.
Ученые говорят, что подобная система лунной навигации будет крайне полезна.
«Это можно сделать», - сказал Чунг. «Вопрос лишь денег».