NASA研制月球GPS帮宇航员导航

北京时间10月30日消息,据美国太空新闻网站报道,当下一代宇航员在月球表面登陆时,很可能是在2024年,美国宇航局计划使用月球全球定位系统,帮助宇航员完成定位操作。

像这样的月球定位系统可以避免上世纪六七十年代困扰阿波罗号宇航员的导航问题再次出现,众所周知,月球表面很难进行导航,因为单凭人类肉眼很难辨别月球地标的距离和大小,与地球不同的是,月球没有大气层柔化月平线。

阿波罗号宇航员有时在判断陨坑距离时会遇到困难,陨坑位置是基于探测器高空轨道图像,并在地图上进行标记,例如:阿波罗14号宇航员,他们预计抵达一个陨坑地点仅30米距离,但实际距离却存在差异。

因此,鉴于美国宇航局再次关注载人登月任务,该机构正在研发一种特殊接收器,可以从月球轨道接收所有GPS定位信号,GPS依赖24-32颗在地球上空运行的人造卫星,是颇受人们欢迎的定位工具,应用领域从跟踪设备至车辆导航系统,它已完全渗透人们的现代生活。

如果一切按计划进行,美国宇航局将建造一个月球接收器,能够接收地球轨道周围GPS卫星的信号,这些月球GPS信号将支持美国宇航局猎户座飞船和月球深空门户空间站(NASA计划建造)的导航操作和地面通讯。

美国宇航局在一份声明中称,GPS系统是由3个部分组成:人造卫星、地面信号站和接收系统,就像智能手机和汽车里的GPS系统一样,它能够持续接收人造卫星发出的信号,同时,接收器通过计算它与4颗或者更多卫星的距离来确定位置。

月球GPS不是在地面街道导航,太空飞船可能不久将装配先进GPS接收器,能够精确绘制地图数据,帮助宇航员在地球、月球和浩瀚宇宙中定位。

近几十年,美国宇航局实现多艘飞船近月轨道导航通讯,但是定位数据来自于美国宇航局通讯网络,GPS可以支持多颗人造卫星,并从其他美国宇航局网络获取宝贵的带宽资源,当前月球GPS定位系统存在一个技术挑战——GPS在较低的高度,也就是卫星轨道20115公里以下,是最精确的,但是美国宇航局已将GPS导航扩展至更高的轨道位置,用于地球同步运行环境卫星(GOES)和磁层多量程任务(MMS),同时,美国宇航局相信GPS导航可能伸展更高的轨道位置。

美国宇航局戈达德航天中心工程和系统分析部门首席技术专家詹森·米歇尔(Jason Mitchell)说:“事实上,磁层多量程任务已实现接近月球一半的距离。”目前,研究小组计划在磁层多量程任务导航GPS系统的基础上,研发更好的电子设备、天线技术和更精准的时钟。

GPS可使用原子钟来计算信号在人造卫星之间传输所需的时间,然而对信号进行三角测量,从而确定目标的具体位置。戈达德航天中心现已研制一种更好的GPS接收器,它不仅适用于月球探索任务,还能用于小型人造卫星“增生计划”。

目前轨道最新GPS接收器概念是“NavCube”,它结合了磁层多量程任务导航GPS和飞行计算平台“SpaceCube”的功能,近期,“NavCube”已发送至国际空间站,将用于测试GPS信号处理,同时演示如何在太空中实现超高速X射线通信。

美国宇航局表示,“NavCube”的GPS处理能力结合月球距离接收器,应该能满足宇航员在月球上的GPS定位操作,目前,研究小组计划今年下半年完成原型设计,然后在太空中测试月球GPS原型技术。

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