Νέα

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Λεζάντα εικόνας: Η αρχιτεκτονική "Σεληνιακό Δίκτυο" της NASA μπορεί να παρέχει υπηρεσίες πλοήγησης και επικοινωνίας κοντά στο φεγγάρι.

Ο ειδικός ανταποκριτής μας Τσεν Γιανγκ

Καθώς ο νέος γύρος σεληνιακών σχεδίων εξερεύνησης και ανάπτυξης γίνεται πιο δημοφιλής, η πρόταση για τη δημιουργία συστήματος σεληνιακής πλοήγησης βρίσκεται επίσης στην ημερήσια διάταξη. Σύμφωνα με μια αναφορά της South China Morning Post του Χονγκ Κονγκ στις 14 Ιουλίου, Κινέζοι επιστήμονες πρότειναν πρόσφατα ένα σχέδιο σχεδιασμού για την κατασκευή ενός αστερισμού επικοινωνίας και πλοήγησης παρόμοιο με το σύστημα πλοήγησης Beidou που μπορεί να εξυπηρετήσει ολόκληρο το φεγγάρι. Προηγουμένως, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ευρώπη και η Ιαπωνία πρότειναν όλα τα δικά τους σχέδια σεληνιακής πλοήγησης. Ποιες είναι λοιπόν οι προκλήσεις στην κατασκευή ενός σεληνιακού συστήματος πλοήγησης;

Κινέζοι μελετητές προτείνουν σχέδιο σεληνιακής πλοήγησης

Η South China Morning Post παρέθεσε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό China Space Science and Technology τον Ιούνιο, σύμφωνα με την οποία η κινεζική ερευνητική ομάδα εξέτασε πλήρως διάφορους δείκτες στις επικοινωνίες αναμετάδοσης, τη σεληνιακή πλοήγηση, το κόστος κατασκευής και συντήρησης αστερισμών και πρότεινε ένα 21 Το προτεινόμενο σχέδιο για έναν σχεδόν σεληνιακό αστερισμό διαστημικής πλοήγησης που αποτελείται από δορυφόρους στοχεύει στην παροχή μακροπρόθεσμης πλοήγησης υψηλής ακρίβειας για μακροπρόθεσμες, υψηλής πυκνότητας ανθρώπινες δραστηριότητες εξερεύνησης στο φεγγάρι.

Η "South China Morning Post" δήλωσε ότι επί του παρόντος στην επιφάνεια της γης ή στο διάστημα κοντά στη Γη χρησιμοποιούνται κυρίως το Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού Θέσης των ΗΠΑ (GPS), το δορυφορικό σύστημα πλοήγησης Beidou της Κίνας, το ευρωπαϊκό σύστημα δορυφορικής πλοήγησης "Galileo" και ο δορυφόρος "GLONASS" της Ρωσίας. Το σύστημα πλοήγησης παρέχει υπηρεσίες εντοπισμού θέσης και πλοήγησης υψηλής ακρίβειας παντός καιρού σε χρήστες σε όλο τον κόσμο. Αυτά τα παγκόσμια συστήματα δορυφορικής πλοήγησης αποτελούνται συνήθως από 20-35 δορυφόρους, με ακρίβεια αρκετών μέτρων Οι χρήστες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το συνδυασμό σημάτων τουλάχιστον 4 δορυφόρων για να τοποθετήσουν με ακρίβεια και να λάβουν πληροφορίες χρόνου.

Το σχέδιο πλοήγησης στην επιφάνεια της Σελήνης που προτείνεται από Κινέζους επιστήμονες είναι παρόμοιο με αυτό Η πλοήγηση απαιτεί τουλάχιστον τέσσερις δορυφόρους να είναι ορατοί στον στόχο ταυτόχρονα. Σύμφωνα με την έκθεση, η μελέτη προτείνει επίσης μια διαδρομή κατασκευής σχεδόν σεληνιακού διαστημικού αστερισμού που θα πραγματοποιήσει σταδιακά την πλοήγηση σε ολόκληρο το φεγγάρι σε τρία στάδια. Η κινεζική ερευνητική ομάδα δήλωσε ότι η περαιτέρω έρευνα θα συνδυάσει την τεχνολογία βελτιστοποίησης παραμέτρων τροχιάς για να σχηματίσει μια πιο συστηματική λύση σεληνιακής πλοήγησης.

Η έκθεση ανέφερε ότι αν και το έγγραφο δεν έδινε συγκεκριμένο χρονοδιάγραμμα κατασκευής, το προκαταρκτικό σχέδιο για το σεληνιακό πρόγραμμα εξερεύνησης της Κίνας και το σχέδιο για τον διεθνή επιστημονικό σταθμό σεληνιακής έρευνας έχουν ανακοινωθεί στο παρελθόν: η Κίνα σχεδιάζει να στείλει αστροναύτες στη Σελήνη πριν από το 2030 και να στείλει αστροναύτες στο φεγγάρι έως το 2035. Ένας διεθνής σεληνιακός ερευνητικός σταθμός με βασικά πλήρεις λειτουργίες και βασικά υποστηρικτικά στοιχεία κατασκευάστηκε πριν από δύο χρόνια με πυρήνα τον σεληνιακό νότιο πόλο και μια διευρυμένη έκδοση θα κατασκευαστεί μέχρι το 2045.

Οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ευρώπη και η Ιαπωνία έχουν προτείνει όλα τα σχέδια σεληνιακής πλοήγησης

Τα τελευταία χρόνια, η κατασκευή διαστημικών αστερισμών κοντά στη Σελήνη γίνεται ένα καυτό θέμα στην αεροδιαστημική έρευνα. Με όλο και περισσότερες δραστηριότητες εξερεύνησης και ανάπτυξης της Σελήνης, η ιδέα της δημιουργίας ενός σεληνιακού συστήματος πλοήγησης προτείνεται συνεχώς. Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες πλοήγησης του προγράμματος επανδρωμένης προσεδάφισης των ΗΠΑ "Artemis", επιστήμονες από το Εργαστήριο Jet Propulsion της Εθνικής Αεροναυπηγικής και Διαστημικής Διοίκησης (NASA) το 2020 επιβεβαίωσαν μετά από υπολογισμούς ότι το δορυφορικό σήμα GPS ήταν κοντά στο φεγγάρι 380.000 χιλιόμετρα μακριά. Είναι ακόμα σε θέση να παρέχει υπηρεσίες Λέγεται ότι το διαστημόπλοιο στη σεληνιακή τροχιά μπορεί να λάβει τα σήματα 5-13 δορυφόρων GPS και η ακρίβεια εντοπισμού θέσης είναι μεταξύ 200 και 300 μέτρων.

Αλλά αν θέλετε να πραγματοποιήσετε δραστηριότητες εξερεύνησης και ανάπτυξης μεγάλης κλίμακας στη σεληνιακή επιφάνεια, αυτή η ακρίβεια τοποθέτησης απέχει πολύ από το να είναι αρκετή. Μια αναφορά από την Ιαπωνική Υπηρεσία Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης (JAXA) δείχνει ότι η ισχύς του σήματος ενός παγκόσμιου συστήματος δορυφορικής πλοήγησης που λειτουργεί κοντά στη γη κοντά στο φεγγάρι, σε απόσταση 380.000 χιλιομέτρων, είναι μόνο το 1/30 της ισχύος του σήματος του εδάφους και λόγω της παρεμπόδισης του η ίδια η σελήνη, Αυτά τα σήματα πλοήγησης δεν μπορούν να ληφθούν από τη μακρινή πλευρά του φεγγαριού. Ταυτόχρονα, η επιφάνεια του φεγγαριού καλύπτεται με κρατήρες και τα αδύναμα σήματα πλοήγησης από τη γη μπλοκάρονται εύκολα από λόφους και άκρες κρατήρων. Επομένως, χρειάζονται ειδικοί δορυφόροι επικοινωνίας με ρελέ. Η Κίνα έχει ήδη επιτυχημένη εμπειρία στην αναμετάδοση σεληνιακών επικοινωνιών Οι δορυφόροι Queqiao-1 και Queqiao-2 που εκτοξεύτηκαν το 2018 και το 2024 έχουν παράσχει υποστήριξη επικοινωνίας αναμετάδοσης για πολλαπλές σεληνιακές αποστολές.

Το 2020, η NASA πρότεινε την αρχιτεκτονική "Lunar Network" για να υποστηρίξει το πρόγραμμα "Artemis", το οποίο μπορεί να καλύψει τις ανάγκες επικοινωνίας μεταξύ αστροναυτών και διαστημικών σκαφών πάνω και κοντά στη σεληνιακή επιφάνεια, και επίσης επιτρέπει σε αστροναύτες και ρόβερ να επικοινωνούν στη σεληνιακή επιφάνεια σεληνιακή επιφάνεια για να λάβετε πληροφορίες θέσης και χρόνου. Για το λόγο αυτό, η NASA εκτόξευσε το «Σεληνιακό Σύστημα Ρελέ και Πλοήγησης Επικοινωνίας» τον Ιανουάριο του 2022 και σχεδιάζει να εκτοξεύσει πολλούς δορυφόρους που λειτουργούν σε σεληνιακή τροχιά. Στις 28 Ιουνίου 2022, εκτοξεύτηκε το αμερικανικό αεροσκάφος «Capstone». Ο ανιχνευτής μεγέθους μικροκυμάτων τιμολογείται ως «ο πρώτος δορυφόρος σεληνιακής πλοήγησης στον κόσμο» και μία από τις αποστολές του είναι να επαληθεύσει και να δοκιμάσει νέες τεχνολογίες πλοήγησης για να μειώσει τον κίνδυνο μελλοντικών αποστολών.

Η Ευρώπη προωθεί επίσης σχέδια για υπηρεσίες σεληνιακών επικοινωνιών. Το 2021, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) κυκλοφόρησε το σχέδιο «Moonlight», προτείνοντας την κατασκευή ενός βιώσιμου σεληνιακού κοινού συστήματος επικοινωνιών και πλοήγησης (LCNS) γύρω στο 2027 και σχεδιάζει να εκτοξεύσει το πρώτο «Lunar Pathfinder» το 2025. Ο δορυφόρος διεξάγει τεχνικές επαλήθευση σε ελλειπτική παγωμένη τροχιά.

Το 2022, η JAXA της Ιαπωνίας πρότεινε επίσης το "Lunar Navigation Satellite System (LNSS)", το οποίο σχεδιάζει να αναπτύξει οκτώ δορυφόρους στη σεληνιακή ελλειπτική τροχιά για να παρέχει αναμετάδοση επικοινωνιών και υπηρεσίες πλοήγησης και εντοπισμού θέσης για ανιχνευτές στην περιοχή του σεληνιακού νότιου πόλου.

Δεν είναι εύκολο να φτιάξεις ένα σεληνιακό σύστημα πλοήγησης

Αν και υπάρχουν ήδη τέσσερα μεγάλα παγκόσμια συστήματα πλοήγησης και εντοπισμού θέσης κοντά στη γη, δεν είναι εύκολο να τα «μετακινήσετε» στην επιφάνεια της σελήνης. Σύμφωνα με την ιστοσελίδα της NASA, το πρώτο πράγμα που επηρεάζει την κατασκευή του σεληνιακού συστήματος πλοήγησης είναι το θέμα της σεληνιακής ώρας. Οι τελευταίοι υπολογισμοί της NASA δείχνουν ότι σύμφωνα με την επίδραση της «διαστολής του χρόνου» της θεωρίας της σχετικότητας, σε σύγκριση με τον χρόνο στην επιφάνεια της γης, ο χρόνος στην επιφάνεια της σελήνης είναι 57,5 ​​μικροδευτερόλεπτα ταχύτερος ανά ημέρα της Γης, ακόμη και ο χρόνος στην επιφάνεια της Σελήνης και στην τροχιά της σελήνης είναι διαφορετικά. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η ακρίβεια χρονισμού του παγκόσμιου συστήματος πλοήγησης και εντοπισμού θέσης έχει φτάσει στο επίπεδο μικροδευτερόλεπτου, αυτή η επίδραση του σεληνιακού χρόνου δεν μπορεί να αγνοηθεί. Και το φεγγάρι επί του παρόντος δεν έχει ανεξάρτητο χρονικό πρότυπο. Το πρόγραμμα σεληνιακής εξερεύνησης κάθε χώρας χρησιμοποιεί τη δική του κλίμακα χρόνου και τη μετατρέπει σε «Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα». Ωστόσο, με τον αυξανόμενο αριθμό σεληνιακών εξερευνητικών δραστηριοτήτων, το πρόβλημα των ασυνεπών προτύπων σεληνιακής ώρας γίνεται όλο και πιο σοβαρό. Τον Νοέμβριο του 2022, εκπρόσωποι παγκόσμιων διαστημικών υπηρεσιών και ακαδημαϊκών οργανισμών συναντήθηκαν στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος για να συντάξουν συστάσεις σχετικά με τον καθορισμό της σεληνιακής ώρας. Η Patrizia Tavera, διευθύντρια του Τμήματος Χρόνου του Διεθνούς Γραφείου Βαρών και Μετρών, είπε ότι εάν δεν καθοριστεί επίσημη σεληνιακή ώρα, οι εθνικές διαστημικές υπηρεσίες και οι ιδιωτικές εταιρείες θα ενεργήσουν σύμφωνα με τα δικά τους σχέδια.

Δεύτερον, η NASA δήλωσε ότι τα τέσσερα κύρια παγκόσμια συστήματα πλοήγησης και εντοπισμού θέσης βασίζονται στο Παγκόσμιο Γεωδαιτικό Σύστημα Παρατήρησης (GGOS). Ωστόσο, επί του παρόντος δεν υπάρχει παρόμοιο γεωγραφικό σύστημα συντεταγμένων στη σεληνιακή επιφάνεια. Η Εθνική Υπηρεσία Γεωχωρικών Πληροφοριών των ΗΠΑ (NGA) προχωρά τις σχετικές εργασίες μέτρησης και δημιουργεί ένα "Σεληνιακό Σύστημα Αναφοράς (LRS)", αλλά αυτό απαιτεί μεγάλο όγκο δεδομένων παρατήρησης. Η NASA αναγνώρισε ότι δεν αναμένει να παίξει κάποιο ρόλο στο πρόγραμμα Artemis στο εγγύς μέλλον.

Επιπλέον, η συγκεκριμένη εφαρμογή του σχεδίου σεληνιακής πλοήγησης θα επηρεαστεί επίσης από το σχήμα και τη μάζα του ίδιου του φεγγαριού. Για παράδειγμα, το αστέρι Queqiao-2 υιοθετεί μια μεγάλη ελλειπτική παγωμένη τροχιά γύρω από το φεγγάρι ως τροχιά αποστολής του. , και οι τροχιές πτήσης τους είναι επιρρεπείς σε αποκλίσεις.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα προγράμματα σεληνιακής πλοήγησης των Ηνωμένων Πολιτειών, της Ευρώπης και της Ιαπωνίας σχεδιάζουν να παρέχουν βελτιωμένες υπηρεσίες σεληνιακής πλοήγησης μέσω αμοιβαίας συνεργασίας και να δημιουργήσουν διεθνή πρότυπα. Οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Ευρώπη θα αρχίσουν επίσης να χρησιμοποιούν πιλοτικά τη χρήση αδύναμων σημάτων δορυφορικής πλοήγησης που εκπέμπονται από ανιχνευτές της Γης για τον υπολογισμό των θέσεων στο φεγγάρι από το 2024. ▲