Čím to je, že Váš mobil dokáže určit, kde se nacházíte? Nebo jak zvládne poskytovat navigaci z místa na místo? Světově nejpoužívanějším systémem, který tyto služby umožňuje, je americký GPS, který využívá skupiny družic obíhajících Zemi, které poskytují přesné údaje pro měření pozice i času. Laická veřejnost však často neví, že GPS není jediným navigačním systémem – na celém světě bychom napočítali šest podobných systémů, které se označují jako GNSS (global navigation satellite systems – globální družicové navigační systémy). Ale co kdybychom chtěli tyto pozemské systémy používat dále od naší planety? V roce 2024 vyrazí k Měsíci v rámci programu CLPS lander Blue Ghost od firmy Firefly Aerospace a v jeho nákladu najdeme také přístroj LuGRE (Lunar GNSS Receiver Experiment), který má prozkoumat, zda signály ze dvou GNSS systémů dorazí až k landeru a mohly by poskytnout přesnou navigaci pro budoucí mise.
„LuGRE je špičkový přístroj, který nám umožní rozšířit pozemské navigační systémy k Měsíci,“ říká Joel Parker, hlavní vědecký pracovník LuGRE. Tento projekt spravuje programová kancelář NASA pro kosmickou komunikaci a navigaci SCaN (Space Communications and Navigation), která má za úkol dohlížet na portfolio navigačních technologií agentury a přispívá k mezinárodní politice v tomto oboru. Během zhruba dvanáctidenní mise v lunární oblasti Mare Crisium (Moře nepokojů) by mělo dojít k historicky prvnímu zachycení signálů z GNSS na povrchu Měsíce. Konkrétně má LuGRE přijímat signály z amerického systému GPS a jeho evropského protějšku Galileo.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Přístroj samotný je výsledkem spolupráce americké agentury NASA a italské ASI s cílem rozšířit hranice pozemských navigačních systémů. V uplynulých měsících se experti na navigační technologie z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu věnovali testování palubního GNSS přijímače a nízkošumového zesilovače, které můžete vidět na snímcích. Srdcem LuGRE je přijímač navržený a postavený italskou firmou Qascom. Tyto díly budou kriticky důležité k tomu, aby LuGRE zachytil signály systému GPS a Galileo. V rámci přípravy na provoz na Měsíci využili inženýři NASA simulátor GNSS k otestování a nakonfigurování systému tak, aby přesně přijímal a zpracovával signály. V únoru letošního roku pak mohl tým doručit letový hardware do sídla firmy Firefly Aerospace v texaském Cedar Parku, kde dojde k jeho integraci do landeru Blue Ghost. Data získaná při jeho provozu by měla umožnit další vývoj budoucích lunárních misí, které by mohly využít pozemských systémů GNSS.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lugre.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lugre_delivery_2.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lugre_edited.png
Hmm,
zajímalo by mě o kolik bude slabší signál GPS a GALILEO u měsíce – pokud intenzita klesá se čtvercem vzdálenosti a navíc antény asi nebudou všesměrové ale spíš budou otočené k zemi…
Zajímavé by taky bylo kolik bude absolutní hodnota síly s místě příjmu.
Jen pro zajímavost – o misích Pionner se několik let před jejich ukončením (pro ztrátu příjmu) říkalo, že přijímaný signál má hodnotu miliónitny triliontiny wattu a je už pod úrovní šumu. A DSN antény jsou velké a kvůli zesílení je k dispozici Maser… (myslím, že i mise Voyager na tom budou podobně 🙂
Osobně se domnívám, že se bude využívat signálu z GPS/GALIELEO družic, které budou v daném okamžiku téměř „na druhé straně“ Země, tj. těch, jejichž signál proletí těsně kolem Země směrem k Měsíci. Tím by se mohlo dosáhnout toho, že se využije signál vyslaný směrem k Zemi, tj. půjde o primární vyzařovací lalok antény na GPS družici.
Jinak družice GPS obíhají ve vzdálenosti cca 20.000 km nad povrchem země, k Měsicí to tedy od nich bude cca 400.000 km, takže pokud se bavíme o síle signálu, tak bude slabší cca 400 krát. Vzhledem k tomu, že jej dokáží přijmout anténky v hodinkách, tak asi nebude až tak velký problém jej zachytit rozumně velkou anténou u Měsíce. Větší problém bude minimální úhel „triangulace“ při výpočtu polohy a s tím související požadavky na přesnost měření časových rozdílů, správné započtení vlivu atmosféry Země (signály mohou patrně procházet částečně atmosférou), asi i průchod magnetosférou bude mít na signály vliv. Díky LuGRE budeme vědět víc za pár let.
Je to přesně tak, jak píšete. Využijí se signály, které „minou“ Zemi a z její opačné polokoule dorazí k Měsíci.
Jenže nejde jen o sílu signálů, ale taky o to, že z pohledu z Měsíce jsou všechny družice na nízké oběžné dráze skoro stejným směrem, což je přesně opak toho, co potřebujete, abyste mohli dělat triangulaci… zvyšuje to značně nároky kvalitu signálu a přesnost jeho měření. Co by pomohlo by bylo, kdyby některé satelity byly na vyšší dráze, třeba na geostacionární. Pokud vím, některé (původně) ne-globální systémy měly/mají/budou mít satelity na geostacionární dráze, BeiDou a IRNSS.
Hmm,
zajímalo by mě o kolik bude slabší signál GPS a GALILEO u měsíce – pokud intenzita klesá se čtvercem vzdálenosti a navíc antény asi nebudou všesměrové ale spíš budou otočené k zemi…
Zajímavé by taky bylo kolik bude absolutní hodnota síly s místě příjmu.
Jen pro zajímavost – o misích Pionner se několik let před jejich ukončením (pro ztrátu příjmu) říkalo, že přijímaný signál má hodnotu miliónitny triliontiny wattu a je už pod úrovní šumu. A DSN antény jsou velké a kvůli zesílení je k dispozici Maser… (myslím, že i mise Voyager na tom budou podobně 🙂
Osobně se domnívám, že se bude využívat signálu z GPS/GALIELEO družic, které budou v daném okamžiku téměř „na druhé straně“ Země, tj. těch, jejichž signál proletí těsně kolem Země směrem k Měsíci. Tím by se mohlo dosáhnout toho, že se využije signál vyslaný směrem k Zemi, tj. půjde o primární vyzařovací lalok antény na GPS družici.
Jinak družice GPS obíhají ve vzdálenosti cca 20.000 km nad povrchem země, k Měsicí to tedy od nich bude cca 400.000 km, takže pokud se bavíme o síle signálu, tak bude slabší cca 400 krát. Vzhledem k tomu, že jej dokáží přijmout anténky v hodinkách, tak asi nebude až tak velký problém jej zachytit rozumně velkou anténou u Měsíce. Větší problém bude minimální úhel „triangulace“ při výpočtu polohy a s tím související požadavky na přesnost měření časových rozdílů, správné započtení vlivu atmosféry Země (signály mohou patrně procházet částečně atmosférou), asi i průchod magnetosférou bude mít na signály vliv. Díky LuGRE budeme vědět víc za pár let.
Je to přesně tak, jak píšete. Využijí se signály, které „minou“ Zemi a z její opačné polokoule dorazí k Měsíci.
Jenže nejde jen o sílu signálů, ale taky o to, že z pohledu z Měsíce jsou všechny družice na nízké oběžné dráze skoro stejným směrem, což je přesně opak toho, co potřebujete, abyste mohli dělat triangulaci… zvyšuje to značně nároky kvalitu signálu a přesnost jeho měření. Co by pomohlo by bylo, kdyby některé satelity byly na vyšší dráze, třeba na geostacionární. Pokud vím, některé (původně) ne-globální systémy měly/mají/budou mít satelity na geostacionární dráze, BeiDou a IRNSS.