Space.com や他のメディアは最近、月に戻るという目標を達成するために、NASAの科学者が「月の航行」検証を行い始めたというニュースを発表しました。彼らは、現在地球軌道上にあるGPS衛星が放出する信号は月面で受信して使用することができ、測位精度は200〜300メートルに達することができると述べた。
あなたは月にナビゲートするためにGPS信号を使用することはできますか?第2回中国航空宇宙科学産業アカデミーのヤン・ユグアン研究員は、科学技術日報の記者に「この方法はうまくいく」と語った。
地球ナビゲーション衛星信号は月を「汚れた」ことができます
私たちが知っているように、航行衛星の信号ビームはすべて地球に向かって打ち上げられます。月にナビゲーション信号を受信する場合、衛星、地球、月の位置関係が一定の要件を満たすことが前提です。
写真を想像してみてください:ナビゲーション衛星が地球の「正面」から地球に向かうコーン状のビームを放出する光であると仮定すると、月が地球の「斜めに」特定の位置に移動すると、漏れた光が到着することによって照らすことができます。
ヤン・ユグアンは、航行衛星の信号の主なビームは、地球を覆うだけでなく、わずかに広い範囲を持っているようなコーンであると言いました。地球がブロックできないという信号は、月を「汚れた」ものにすることができる。
GPS星座は24機の衛星で構成され、6つの軌道上に均等に分布し、地上20,200キロメートルの高度で中円軌道を飛行します。月に信号を伝える確率は低くないと言うべきですが、地球上のように月面の探査機を支えるだけでは不十分かもしれません。
誰もが、ナビゲーションソフトウェアを使用して、正確な位置決めを達成するために、信号を受信できるナビゲーション衛星の数(通常は少なくとも4つの衛星)の要件があることを知っています。陽玉光は、宇宙船の位置決めの概念では、複数の衛星からの信号を受信することによってリアルタイムで自分の位置を計算するこの方法は幾何軌道決定と呼ばれると言いました。
しかし、月面の宇宙船は、別の測位方法である動的軌道決定を必要とする4つのGPS衛星信号を同時に「こすり」ることができることを保証することはできません。ヤン・ユグアンは、例えば、月面宇宙船は1時に衛星Aの信号を受け取り、2時に衛星Bの信号を受け取り、3時に衛星Cの信号を受け取った。.幾何学的な軌道決定を達成することは不可能ですが、一定期間内に決定することができます。を選択すると、あるアークの複数の衛星からデータを受信し、最後に独自の軌道を計算します。しかし、この方法は時間がかかります。
また、月の航行に直面している中心的な問題は、受信信号の強さです。ヤン・ユアンは、GPS衛星は地球から2万キロメートル離れ、その後月まで、距離は約40万キロメートルに達する可能性があり、信号はすでに非常に弱いと言いました。したがって、信号を受信する月探査機上のアンテナの大きさが鍵となる。信号受信能力を高めるには大きなアンテナが必要ですが、宇宙船の開発・打ち上げの観点から見ると、アンテナが小さいほど、矛盾する方が良い方が望まれます。
しかし、彼はこれが乗り越えられない技術的な問題ではないと信じていますが、それはより多くを支払う必要があります。
専門家は「月のナビゲーション衛星システム」を構築することを示唆しています
実際、人間の宇宙飛行活動以来、宇宙船の軌道測定と位置決めは不可欠でした。
ヤン・ユグアンは、月探査活動を例に挙げ、米国のアポロミッションは主に航行と位置決めのための地上測定と制御に基づいていると述べた。私の国の変化ミッションはまた、地上測定と制御位置決めを通じて、紫外線月のセンサーや他のセンサーと組み合わせて、統合されたナビゲーションを実現します。この方法の位置決め精度は高くはありませんが、月を周回したり、月面に着陸したりするプロセスのニーズを満たすことができます。
近年、人類は月探査への熱意を再燃させ、その目的は半世紀前の政治から月資源の開発にも移り変わったため、月探査活動はより複雑化するだろう。例えば、NASAは宇宙飛行士が月に戻る準備をしており、初期のミッションには、月の南極近くのクレーターで氷を採掘し、水が生きて燃料に分解するために必要な水素と酸素を得ることが含まれています。将来的には、NASAの宇宙飛行士は、以前に送られた月面ローバー、補給車両、掘削、その他の機器とも会う予定です。このため、GPS ナビゲーションを使用する理由として、より正確な位置決め機能が必要になります。
NASAだけでなく、多くの国の航空宇宙専門家が月面航行に関する研究を行っていることを知りました。ヤン・ユングは、今後この目標を達成するための最も直接的かつ効果的な方法は、ポジショニングとタイミング機能を備えた、ほぼ月の空間で時空のベンチマークを構築するために各国が協力することだと考えています。つまり「月の航行衛星システム」を作るのです。
これまで、月探査活動で人間が使用する航行と位置決め方法はあまり効果的ではなく、いくつかは高価であり、将来の月面開発のニーズを満たすことは困難であると述べた。地球月ラグランギアンの1時と2時、月の極、月周りの軌道など、将来月の近くに複数の航行衛星を配備できれば、軌道上の車両や月面着陸船などの正確な位置を提供することができます。速度情報と時間ベンチマークは、月探査をより安全かつ便利にします。これはまた、将来の月面基地建設の重要な部分になります。