歐空局「探路者」將測試地球衛星導航信號在月球軌道上的覆蓋范圍

歐空局計畫利用其即將進行的月球探路者飛行任務,試驗將衛星導航覆蓋范圍擴大到月球。通過調入從伽利略系統和全球定位系統衛星星座泄漏出來的無線電信號,目標是為月球軌道上的航天器提供更加精確的定位。衛星導航給生活帶來了革命性的變化,以至於即時位置固定被認為是理所當然的。然而,由於它依賴於不斷增長的環繞地球的日益精密的衛星星座,它是一種目前僅限於地球的技術。

歐空局「探路者」將測試地球衛星導航信號在月球軌道上的覆蓋范圍

隨着一些國家啟動了加緊探索月球的計畫,圍繞月球的衛星導航系統將非常有用,但它的安裝費用也將是驚人的。也許有一天會出現類似伽利略或GPS的東西,但歐空局正在尋找將地球現有衛星導航系統用於月球任務的方法。

目前,月球任務必須依靠地球上的跟蹤站,通過測距和角度測量來找到自己的位置,但這並不是很準確,而且能力有限。這是很不幸的,因為月球的引力場是非常不規則的,因為月球表面下埋藏着被稱為 “吉祥物”的密度較大的物質。這些物質牽引着軌道上的航天器,改變了它們的軌跡,所以精確的導航是非常重要的。

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問題是伽利略系統並不特別適合在月球上工作。它的無線電信號不僅是對着地球發射的,而且星座位於地球上方約14429英里(23222公里)的軌道上。然而,在2019年,美國宇航局的磁層多尺度任務能夠利用GPS信號確定其軌道,當時它距離地球116300英里(187166公里),幾乎是地球到月球距離的一半。這證明了雖然導航衛星上的天線所發射的大部分能量都被射回地球,但只要使用足夠強的天線,因為有足夠的信號橫向輻射,這時候在太空中也是可以被利用的。

月球探路者通信衛星將於2023年發射,目前正在以公私合作關系的方式開發。它的實驗系統將使用一種高增益天線,它能接收從伽利略和全球定位系統衛星發射的無線電波束兩側輻射出來的”側裂”。這使得高靈敏度的接收器能夠接收到比地球上接收到的信號微弱數百萬倍的衛星導航信號。

歐空局「探路者」將測試地球衛星導航信號在月球軌道上的覆蓋范圍歐空局「探路者」將測試地球衛星導航信號在月球軌道上的覆蓋范圍

據歐空局介紹,”月球探路者”在對月球南極進行偵察時,在高度穩定的軌道上繞月球一圈時,它的位置將能固定在330英呎(100米)以內。最大的問題將是使用衛星導航系統,即使信號來自天空中的一個小區域。

歐空局表示,計畫在未來十年內擴大衛星導航系統在月球周圍甚至月球上的覆蓋范圍,如果成功,新技術不僅可以用於太空導航,還可以用於科學目的,如研究月球近乎不存在的大氣層,或為物理實驗提供長距離的地月基線。

歐空局「探路者」將測試地球衛星導航信號在月球軌道上的覆蓋范圍

來源:cnBeta