uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Kuvan kuvateksti: NASAn "Lunar Network" -arkkitehtuuri voi tarjota navigointi- ja viestintäpalveluita lähellä kuuta.

Erikoiskirjeenvaihtajamme Chen Yang

Kun uusi kuun tutkimus- ja kehityssuunnitelmien kierros tulee suositummaksi, myös ehdotus kuun navigointijärjestelmän perustamisesta on asialistalla. Hongkongin South China Morning Postin 14. heinäkuuta julkaiseman raportin mukaan kiinalaiset tutkijat ehdottivat äskettäin suunnittelusuunnitelmaa Beidou-navigointijärjestelmän kaltaisen viestintä- ja navigointikonstellaation rakentamiseksi, joka voi palvella koko kuuta. Aiemmin Yhdysvallat, Eurooppa ja Japani ovat kaikki ehdottaneet omia kuunavigointisuunnitelmiaan. Mitä haasteita kuun navigointijärjestelmän rakentamisessa sitten on?

Kiinalaiset tutkijat ehdottavat kuunavigointisuunnitelmaa

South China Morning Post lainasi China Space Science and Technology -lehdessä kesäkuussa julkaistua artikkelia, jossa sanottiin, että kiinalainen tutkimusryhmä tarkasteli kattavasti eri indikaattoreita releviestinnässä, kuun navigoinnissa, tähtikuvioiden rakentamisessa ja ylläpitokustannuksissa ja ehdotti 21 Ehdotettu suunnitelma satelliiteista koostuvan lähes kuun avaruusnavigointikonstellaation tavoitteena on tarjota pitkäaikainen, erittäin tarkka navigointi pitkäaikaista ja tiheää ihmisen tutkimustoimintaa varten Kuussa.

"South China Morning Post" totesi, että tällä hetkellä maan pinnalla tai lähellä maapalloa käytetään pääasiassa Yhdysvaltain GPS-paikannusjärjestelmää (GPS), Kiinan Beidou-satelliittinavigointijärjestelmää, Euroopan Galileo-satelliittinavigointijärjestelmää ja Venäjän GLONASS-satelliittia. Navigointijärjestelmä tarjoaa jokasään, erittäin tarkkoja paikannus- ja navigointipalveluita käyttäjille ympäri maailmaa. Nämä maailmanlaajuiset satelliittinavigointijärjestelmät koostuvat yleensä 20-35 satelliitista, joiden tarkkuus on useita metriä. Käyttäjät voivat käyttää vähintään 4 satelliitin signaaliyhdistelmää tarkan sijainnin ja aikatietojen saamiseksi.

Kiinalaisten tutkijoiden ehdottama kuun pintanavigointisuunnitelma on samanlainen kuin tämä Navigointi vaatii vähintään neljän satelliitin näkymisen samanaikaisesti. Raportin mukaan tutkimuksessa ehdotetaan myös lähes kuun avaruuden tähdistön rakentamisreittiä, joka toteuttaa vähitellen koko kuun navigoinnin kolmessa vaiheessa. Kiinalainen tutkimusryhmä totesi, että seurantatutkimuksessa yhdistetään kiertoradan parametrien optimointitekniikka järjestelmällisemmän kuun navigointiratkaisun muodostamiseksi.

Raportissa mainittiin, että vaikka lehti ei antanut tarkkaa rakennusaikataulua, Kiinan kuun tutkimusprojektin alustava suunnitelma ja kansainvälisen kuun tieteellisen tutkimusaseman suunnitelma on julkistettu aiemmin: Kiina aikoo lähettää astronauteja Kuuhun ennen vuotta 2030, ja lähettää astronautit kuuhun vuoteen 2035 mennessä. Kansainvälinen kuun tieteellinen tutkimusasema, jossa on periaatteessa täydelliset toiminnot ja perustukielementit, rakennettiin kaksi vuotta sitten kuun etelänavan ytimenä, ja laajennettu versio rakennetaan vuoteen 2045 mennessä.

Yhdysvallat, Eurooppa ja Japani ovat kaikki ehdottaneet kuunavigointisuunnitelmia

Viime vuosina Kuuta lähellä olevien avaruustähtikuvioiden rakentamisesta on tulossa kuuma aihe ilmailututkimuksessa. Kuun tutkimus- ja kehitystoimintojen lisääntyessä jatkuvasti ehdotetaan ajatusta kuun navigointijärjestelmän perustamisesta. Täyttääkseen Yhdysvaltain "Artemis"-miehitetyn kuulaskeutumisohjelman navigointitarpeet, National Aeronautics and Space Administration (NASA) Jet Propulsion Laboratoryn tutkijat vahvistivat vuonna 2020 laskelmien jälkeen, että GPS-satelliittisignaali oli lähellä kuuta 380 000 kilometrin päässä. Se pystyy edelleen tarjoamaan palveluja Kuun kiertoradalla olevan avaruusaluksen kerrotaan pystyvän vastaanottamaan 5-13 GPS-satelliitin signaaleja, ja paikannustarkkuus on 200-300 metriä.

Mutta jos haluat suorittaa laajamittaisia ​​tutkimus- ja kehitystoimia kuun pinnalla, tällainen paikannustarkkuus ei ole läheskään riittävä. Japan Aerospace Exploration Agencyn (JAXA) raportti osoittaa, että maapallon lähellä 380 000 kilometrin päässä sijaitsevan kuun läheisyydessä toimivan maailmanlaajuisen satelliittinavigointijärjestelmän signaalinvoimakkuus on vain 1/30 maan signaalin voimakkuudesta ja johtuu siitä, että satelliittinavigointijärjestelmä on estynyt. itse kuu, näitä navigointisignaaleja ei voida vastaanottaa kuun kaukaiselta puolelta. Samanaikaisesti kuun pinta on kraattereiden peitossa, ja maasta tulevat heikot navigointisignaalit estävät helposti kukkulat ja kraatterin reunat. Siksi tarvitaan erityisiä viestintäsatelliitteja. Kiinalla on jo onnistunut kokemus Kuun viestinnän välittämisestä Vuosina 2018 ja 2024 laukaisuun lähetetyt Queqiao-1- ja Queqiao-2-satelliitit ovat tarjonneet välitysviestintää useille kuun tutkimustehtäville.

Vuonna 2020 NASA ehdotti "Lunar Network" -arkkitehtuuria tukemaan "Artemis"-ohjelmaa, joka pystyy vastaamaan astronautien ja avaruusalusten välisiin viestintätarpeisiin kuun pinnalla ja sen läheisyydessä ja mahdollistaa myös astronautien ja rovereiden kommunikoinnin kuun pinnalla kuun pintaan paikka- ja aikatietojen saamiseksi. Tästä syystä NASA käynnisti "Lunar Communication Relay and Navigation System -järjestelmän" tammikuussa 2022 ja aikoo laukaista useita Kuun kiertoradalla toimivia satelliitteja. 28. kesäkuuta 2022 Yhdysvaltain "Capstone"-luotaus käynnistettiin. Mikroaaltouunin kokoista luotainta on arvosteltu "maailman ensimmäiseksi kuunavigointisatelliitiksi", ja yksi sen tehtävistä on tarkistaa ja testata uusia navigointitekniikoita tulevien tehtävien riskin vähentämiseksi.

Euroopassa edistetään myös Kuun viestintäpalveluita koskevia suunnitelmia. Vuonna 2021 Euroopan avaruusjärjestö ESA julkaisi "Moonlight"-suunnitelman, jossa ehdotetaan kestävän kuun jaetun viestintä- ja navigointijärjestelmän (LCNS) rakentamista noin vuoden 2027 tienoilla ja aikoo laukaista ensimmäinen "Lunar Pathfinder" vuonna 2025. Satelliitti suorittaa teknisiä todentaminen elliptisellä jäätyneellä kiertoradalla.

Vuonna 2022 Japanin JAXA ehdotti myös "Lunar Navigation Satellite Systemiä (LNSS)", joka aikoo sijoittaa kahdeksan satelliittia Kuun elliptiselle kiertoradalle välittämään viestintää sekä navigointi- ja paikannuspalveluita ilmaisimille kuun etelänavan alueella.

Kuun navigointijärjestelmän rakentaminen ei ole helppoa

Vaikka maan lähellä on jo neljä suurta maailmanlaajuista navigointi- ja paikannusjärjestelmää, ei ole helppoa "siirtää" niitä kuun pinnalle. NASAn verkkosivuston mukaan ensimmäinen asia, joka vaikuttaa kuun navigointijärjestelmän rakentamiseen, on kuun aika. NASAn viimeisimmät laskelmat osoittavat, että suhteellisuusteorian "aikadilataatio" -vaikutuksen mukaan aika kuun pinnalla on 57,5 ​​mikrosekuntia nopeampi maapallon vuorokaudessa ja jopa kuun pinnalla kuluva aika verrattuna aikaan maan pinnalla. ja kuun kiertoradalla ovat erilaisia. Kun otetaan huomioon, että globaalin navigointi- ja paikannusjärjestelmän ajoitustarkkuus on saavuttanut mikrosekunnin tason, tätä kuun ajan vaikutusta ei voida jättää huomiotta. Kuulla ei tällä hetkellä ole itsenäistä aikastandardia. Kunkin maan kuuntutkimusohjelma käyttää omaa aika-asteikkoaan ja muuntaa sen "koordinoiduksi maailmanajaksi". Kuuntutkimustoimintojen lisääntyessä kuitenkin epäjohdonmukaisten kuunaikastandardien ongelma on tulossa yhä vakavammaksi. Marraskuussa 2022 globaalien avaruusjärjestöjen ja akateemisten organisaatioiden edustajat tapasivat Euroopan avaruusjärjestön Euroopan avaruustutkimus- ja teknologiakeskuksessa laatimaan suosituksia kuun ajan määrittelystä. Kansainvälisen paino- ja mittatoimiston aikaosaston johtaja Patrizia Tavera sanoi, että jos virallista kuun aikaa ei ole vahvistettu, kansalliset avaruusjärjestöt ja yksityiset yritykset toimivat omien suunnitelmiensa mukaisesti.

Toiseksi NASA totesi, että neljä suurta maailmanlaajuista navigointi- ja paikannusjärjestelmää perustuvat Global Geodetic Observing Systemiin (GGOS) Vain jälkimmäisen kautta voidaan saada yhtenäisiä ja koordinoituja maanpinnan koordinaatteja ja korkeuksia. Tällä hetkellä kuun pinnalle ei kuitenkaan ole muodostettu vastaavaa maantieteellistä koordinaattijärjestelmää. Yhdysvaltain kansallinen paikkatiedusteluvirasto (NGA) edistää asiaan liittyvää mittaustyötä ja perustaa "Lunar Reference Systemin (LRS)", mutta tämä vaatii suuren määrän havaintodataa. NASA myönsi, että se ei odota sen ottavan roolia Artemis-ohjelmassa lähitulevaisuudessa.

Lisäksi kuun navigointisuunnitelman erityiseen toteutukseen vaikuttaa myös itse kuun muoto ja massa. Esimerkiksi Queqiao-2-reletähti käyttää suuren elliptisen jäädytetyn kiertoradan kuun ympärillä. Tämä johtuu siitä, että kuun muoto ja rakenne ovat epäsäännölliset ja kuun lähellä lentävään avaruusalukseen vaikuttavat muun muassa kuun painovoima. , ja niiden lentoradat ovat alttiita poikkeamille.

On syytä huomata, että Yhdysvaltojen, Euroopan ja Japanin kuunavigointiohjelmat suunnittelevat tarjoavansa kuussa tehostettuja navigointipalveluja keskinäisen yhteistyön avulla ja rakentavansa kansainvälisiä standardeja. Yhdysvallat ja Eurooppa alkavat myös pilotoida maapallon luotain lähettämien heikkojen satelliittinavigointisignaalien käyttöä Kuun sijaintien laskemiseen vuodesta 2024 alkaen. ▲