NASA拟拓展GPS服务到月球 为载人登月提供导航

全球定位系统已经成为我们生活中不可或缺的一部分,不管是出门打车还是在线购物都离不开全球定位系统。而全球定位系统中目前技术最先进、精度最高的当属美国空军的GPS,全球有超过40亿人正在使用GPS提供的服务。为了服务马上到来的重返月球任务,NASA正在研究将GPS导航拓展到月球,以方便航天器和宇航员在月球上的行动

GPS是否可以在地球外的地域使用

GPS是为地球设计的导航系统,NASA竟然想把它用到月球上,它们不会是做白日梦吧?答案是肯定的,GPS系统确实可以用在深空领域,只是目前服务的空域有限。NASA想实现的是利用现有的GPS系统,在无需额外在月球上重新建造基础设施的前提下,实现飞船或者与航员在月球上的导航

MMS距离地球15万公里靠GPS导航

过去的月球和深空任务,航天器的导航一般需要通过NASA自有的深空测控网络来进行,如果能实现GPS导航,无疑将大大节约深空测控网的带宽,减轻NASA的网络负载。而NASA正在研究的一款GPS接收器,就致力于实现这一功能。这款接收器能够同时接收至少24颗GPS卫星发射的信号,并通过月球上特有的算法,为月球上的人和设备进行导航

月球上如何接收GPS信号?

那月球距离地球有38万多公里的距离,GPS接收器如何接收卫星信号就是个问题。实际上,NASA在4年前就已经成功的将GPS的服务范围扩展到了距离地面十几万公里的太空。2015年NASA为研究“磁重连”现象而发射的4个航天器(任务代号MMS),就是通过GPS系统的精确定位,让4个卫星时刻都保持成一个四面体的结构,最远距离地球15万公里左右。

NASA研制的月球GPS接收器原型

因此要实现在月球上使用GPS的想法,NASA需要在MMS的基础上进一步对接收器的一些参数进行增强,比如高增益天线、增强型时钟和更精密的电子设备等。由于已经有了之前MMS的成功经验,继续将GPS的服务距离从15万公里提高到38万公里并不是特别困难的工作。

第三代GPS III 卫星

深空导航将全面进入自主时代

NASA已经委托马里兰州的戈达德太空中心制造了一个月球GPS接收器的原型机,并准备于近期送往国际空间站进行试验,如果系统可靠性得以验证的话未来月球与地球之间的联系会更加的紧密。同时NASA还在推进深空原子钟的试验,这也将改变航天器飞往火星或更远深空的导航方式。这意味着,未来深空旅行的导航方式,将由地面主导,逐渐向全球地位系统主导或者自主导航的方式过度。

GPS实现深空导航

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