為下一次登月做準備!NASA研製月球GPS幫宇航員導航


鑒於美國宇航局再次關注載人登月任務,該機構正在研發一種特殊接收器,可以從月球軌道接收所有 GPS 定位信號。

  新浪科技訊,北京時間 10 月 30 日消息,據美國太空新聞網站報道,當下一代宇航員在月球表面登陸時,很可能是在 2024 年,美國宇航局計劃使用月球全球定位系統,幫助宇航員完成定位操作。

  像這樣的月球定位系統可以避免上世紀六七十年代困擾阿波羅號宇航員的導航問題再次出現,眾所周知,月球表面很難進行導航,因為單憑人類肉眼很難辨別月球地標的距離和大小,與地球不同的是,月球沒有大氣層柔化月平線。

  阿波羅號宇航員有時在判斷隕坑距離時會遇到困難,隕坑位置是基於探測器高空軌道圖像,並在地圖上進行標記,例如:阿波羅 14 號宇航員,他們預計抵達一個隕坑地點僅 30 米距離,但實際距離卻存在差異。

  因此,鑒於美國宇航局再次關注載人登月任務,該機構正在研發一種特殊接收器,可以從月球軌道接收所有 GPS 定位信號,GPS 依賴 24-32 顆在地球上空運行的人造衛星,是頗受人們歡迎的定位工具,應用領域從跟蹤設備至車輛導航系統,它已完全滲透人們的現代生活。

  如果一切按計劃進行,美國宇航局將建造一個月球接收器,能夠接收地球軌道周圍 GPS 衛星的信號,這些月球 GPS 信號將支持美國宇航局獵戶座飛船和月球深空門戶空間站(NASA 計劃建造)的導航操作和地面通訊。

  美國宇航局在一份聲明中稱,GPS 系統是由 3 個部分組成:人造衛星、地面信號站和接收系統,就像智能手機和汽車裡的 GPS 系統一樣,它能夠持續接收人造衛星發出的信號,同時,接收器通過計算它與 4 顆或者更多衛星的距離來確定位置。

  月球 GPS 不是在地面街道導航,太空飛船可能不久將裝配先進 GPS 接收器,能夠精確繪製地圖數據,幫助宇航員在地球、月球和浩瀚宇宙中定位。

  近幾十年,美國宇航局實現多艘飛船近月軌道導航通訊,但是定位數據來自於美國宇航局通訊網絡,GPS 可以支持多顆人造衛星,並從其他美國宇航局網絡獲取寶貴的帶寬資源,當前月球 GPS 定位系統存在一個技術挑戰——GPS 在較低的高度,也就是衛星軌道 20115 公里以下,是最精確的,但是美國宇航局已將 GPS 導航擴展至更高的軌道位置,用於地球同步運行環境衛星(GOES)和磁層多量程任務(MMS),同時,美國宇航局相信 GPS 導航可能伸展更高的軌道位置。

  美國宇航局戈達德航天中心工程和系統分析部門首席技術專家詹森·米歇爾(Jason Mitchell)說:“事實上,磁層多量程任務已實現接近月球一半的距離。”目前,研究小組計劃在磁層多量程任務導航 GPS 系統的基礎上,研發更好的电子設備、天線技術和更精準的時鐘。

  GPS 可使用原子鍾來計算信號在人造衛星之間傳輸所需的時間,然而對信號進行三角測量,從而確定目標的具體位置。戈達德航天中心現已研製一種更好的 GPS 接收器,它不僅適用於月球探索任務,還能用於小型人造衛星“增生計劃”。

  目前軌道最新 GPS 接收器概念是“NavCube”,它結合了磁層多量程任務導航 GPS 和飛行計算平台“SpaceCube”的功能,近期,“NavCube”已發送至國際空間站,將用於測試 GPS 信號處理,同時演示如何在太空中實現超高速X射線通信。

  美國宇航局表示,“NavCube”的 GPS 處理能力結合月球距離接收器,應該能滿足宇航員在月球上的 GPS 定位操作,目前,研究小組計劃今年下半年完成原型設計,然後在太空中測試月球 GPS 原型技術。(恭弘=叶 恭弘傾城)

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