Americká agentura NASA a její italská kolegyně ASI vstoupily 3. března do historie, když se jejich experiment LuGRE (Lunar GNSS Receiver Experiment) stal prvním technologickým demonstrátorem, který dokázal zachytit na povrchu Měsíce signály z pozemských navigačních systémů. Úspěch tohoto technologického demonstrátoru na dráze kolem Měsíce i na jeho povrchu naznačují, že by i v budoucnu mělo být možné u Měsíce zachytávat signály družic GNSS (Global Navigation Satellite System). Tyto výsledky znamenají, že průzkumné mise (třeba z programu Artemis, ale i jiné) by mohly benefitovat z těchto signálů a využívat je k přesnému určení své pozice, rychlosti a času. Jedná se o první krok k pokročilým navigačním systémům a službám na Měsíci a Marsu.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
„Na Zemi můžeme signály navigačních družicových systémů používat k navigaci v čemkoliv – od chytrých mobilů až po letadla,“ říká Kevin Coggins zástupce přidruženého administrátora pro program SCaN (Space Communications and Navigation) a dodává: „Pro lunární průzkum jde o skutečně fascinující objev a věříme, že těchto možností využijeme při budoucích misích.“
Cesta k tomuto historickému milníku začala 2. března, kdy se landeru Blue Ghost podařilo dosednout na povrch Měsíce. Doručil tak na správné místo deset vědeckých přístrojů a technologických demonstrátorů od NASA, mezi kterými je i LuGRE. Krátce po přistání začali operátoři tohoto technologického demonstrátoru na Goddardově středisku v marylandském Greenbeltu provádět první vědecké činnosti tohoto zařízení na povrchu Měsíce. S přibývajícími údaji z přijímače rostlo očekávání. Mohla by mise na povrchu Měsíce zachytávat a sledovat signály ze dvou GNSS sítí (GPS a Galileo) a používat je k navigaci na povrchu Měsíce?
3. března ve dvě hodiny ráno místního času (cca okolo 8. ráno SEČ) to bylo definitivně oficiální a potvrzené – LuGRE jako první zařízení v historii zachytil GNSS signály na povrchu Měsíce a prakticky je využil. Vzdálenost přístroje od Země byla v té době zhruba 362 000 kilometrů. Nyní, když je Blue Ghost na Měsíci, čeká na NASA a agenturu ASI přibližně 14 dní provozu, během kterého mohou sbírat data v téměř nepřetržitém režimu, což povede k dodatečným milníkům spojeným s GNSS. Kromě ustanovení prvenství v zachycení a využívání signálu GNSS na povrchu Měsíce má LuGRE ještě jedno prvenství. Jde totiž o první výtvor Italské kosmické agentury na Měsíci, což je pro ASI velký milník.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Přístroj LuGRE poprvé překonal dosavadní rekord ve vzdálenosti využívání GNSS už při své cestě k Měsíci. 21. ledna pokořil milník, kterého dosáhly družice z amerického programu MMS (Magnetospheric Multiscale Mission), které zachytily pozemské navigační signály ve vzdálenosti 337 800 kilometrů od Země. S tím, jak se LuGRE vzdaloval od naší planety, tento rekord neustále posouval, dokud nedosáhl oběžné dráhy Měsíce ve vzdálenosti 391 000 kilometrů od Země. To znamená, že mise v cislunárním prostoru, tedy oblasti mezi Zemí a Měsícem, by ke svým navigačním korekcím také mohly používat signály GNSS.
Inženýři NASA tradičně sledují kosmické sondy pomocí kombinace měření, včetně palubních senzorů a signálů ze sledovacích stanic na Zemi. Technologický demonstrátor LuGRE ukazuje, že využití signálů GNSS pro navigaci může snížit závislost na lidské obsluze, protože tyto signály může kosmická sonda zachytit a používat autonomně, a to i v takové vzdálenosti, kde obíhá Měsíc.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/03/lugre-record-3-1.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/03/lugre-watching.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/03/lugre-team.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/03/54362872324-50b58cd770-o.png
Chybí mi jedna podstatná informace a to přesnost s jakou mohou určit polohu.
„Tradiční“ metoda určování polohy kosmických sond vychází ze dvou měřených údajů – vzdálenosti od vysílače na Zemi (v odborné hantýrce range; určuje se z doby šíření signálu k sondě a zpět) a frekvenčního posunu signálu (v hantýrce jako Doppler), který je dán rychlostí vzdalování/přibližování sondy od/k vysílače. Tyto dva údaje samozřejmě neudávají 3D polohu v prostoru. Proto se v praxi postupuje tak, že máme nějaký model, který popisuje jakým způsobem se sonda pohybuje prostorem pod vlivem gravitace okolních těles a dalších efektů, z tohoto modelu se spočítá, jaké range a Doppler by měla v daný okamžik mít, toto se porovná s naměřenými údaji, parametry modelu se upraví tak, aby rozdíly mezi spočtenými a naměřenými údaji byly minimální, a výsledný model pak slouží k výpočtu 3D polohy a rychlosti sondy.
Přístroj LuGRE neurčuje přímo polohu z GPS signálů, ale pouze tyto dva údaje zmíněné výše, viz odkaz dole. (Protože komunikace s GPS družicemi je pouze jednosměrná, nejde přímo o range, ale pouze jakýsi pseudorange, který tuto vzdálenost nahrazuje). Jinak řečeno, to, k čemu byla dříve potřebná obousměrná komunikace s anténou na Zemi, si nyní zajistí přístroj sám. Ani to nutně neznamená, že by poloha následně z těchto údajů určená musela být přesnější, než poloha určená „tradičně“, ale především se ušetří operační čas na pozemních anténách. Princip ovšem zůstane stejný – LuGRE poskytne range a Doppler, a ty se musí dosadit do nějakého modelu. On to ostatně i článek lehce naznačuje, když se v něm nepíše nic o tom, že by LuGRE určil polohu, ale pouze „zachytil GNSS signály a prakticky je využil.“
Jak plyne z odkazu níže, tak hlavním úkolem LuGRE bylo zejména poskytovat navigačnímu software údaje pseudorange a Doppler v průběhu přeletové fáze. Tenhle článek spíš jen informuje o tom, že se to mimo jiné (a poprvé v historii) podařilo i z povrchu Měsíce.
Vím, že to neodpovídá na otázku, jak přesná poloha z toho teda nakonec vyleze. Jenom jsem chtěl trochu přiblížit ten princip.
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20220002074/downloads/LuGRE_ION-ITM_2022_Draft8_Submitted_ConferenceProceedings.pdf
Dnes o půl šesté přistává Athena IM-2. Bude přenos? GPS je z 18000 km vzdálenosti přesný, z 380 000 km to bude horší, malý úhel mezi jednotlivými satelity GPS. Zatím jenom zachytili signál, otázkou je, jestli jsou schopni přesně identifikovat družici, ze které vyšel a tedy změřit polohu.
Ano, článek vyjde ve čtyři hodiny odpoledne.
Každá družice by snad měla vysílat svůj „podpis“.
Na stránce BlueGhost už jsou pěkná videa z přistání.