Новости

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Подпись к изображению: Архитектура «Лунной сети» НАСА может предоставлять услуги навигации и связи вблизи Луны.

Наш специальный корреспондент Чэнь Ян

Поскольку новый раунд планов исследования и освоения Луны становится все более популярным, на повестку дня также было включено предложение о создании лунной навигационной системы. Согласно сообщению гонконгской газеты South China Morning Post от 14 июля, китайские ученые недавно предложили проектный план по созданию коммуникационного и навигационного созвездия, аналогичного навигационной системе Бэйдоу, которое может обслуживать всю Луну. Ранее США, Европа и Япония предложили свои собственные планы навигации по Луне. Так каковы же проблемы при создании лунной навигационной системы?

Китайские учёные предложили план навигации по Луне

Газета South China Morning Post процитировала статью, опубликованную в журнале China Space Science and Technology в июне, в которой говорится, что китайская исследовательская группа всесторонне рассмотрела различные показатели, такие как ретрансляционная связь, лунная навигация, затраты на строительство и обслуживание созвездий, и предложила 21 концепцию. Окололунная космическая навигационная группировка, состоящая из 10 спутников, призвана обеспечить долгосрочную и высокоточную навигацию для долгосрочной и плотной исследовательской деятельности человека на Луне.

Газета South China Morning Post сообщила, что в настоящее время на поверхности Земли или в околоземном пространстве в основном используются американская система глобального позиционирования (GPS), китайская спутниковая навигационная система Beidou, европейская спутниковая навигационная система «Галилео» и российский спутник «ГЛОНАСС». Навигационная система предоставляет всепогодные высокоточные услуги позиционирования и навигации пользователям по всему миру. Эти глобальные спутниковые навигационные системы обычно состоят из 20-35 спутников с точностью до нескольких метров. Пользователи могут использовать комбинацию сигналов как минимум 4 спутников для точного позиционирования и получения информации о времени.

План навигации по лунной поверхности, предложенный китайскими учеными, аналогичен этому. Для навигации необходимо, чтобы цель была видна как минимум с четырех спутников одновременно. Согласно отчету, в исследовании также предлагается маршрут построения окололунной космической группировки, который постепенно реализует навигацию по всей Луне в три этапа. Китайская исследовательская группа заявила, что последующие исследования будут сочетать технологию оптимизации орбитальных параметров для формирования более систематического решения для навигации по Луне.

В докладе упоминается, что, хотя в документе не приводится конкретный график строительства, предварительный план китайского проекта исследования Луны и план международной лунной научно-исследовательской станции были объявлены ранее: Китай планирует отправить астронавтов на Луну до 2030 года, и отправить астронавтов на Луну к 2035 году. Два года назад была построена международная лунная научно-исследовательская станция с практически полным набором функций и базовыми вспомогательными элементами, ядром которой является южный полюс Луны, а к 2045 году будет построена расширенная версия.

Соединенные Штаты, Европа и Япония предложили планы лунной навигации.

В последние годы создание окололунных космических группировок становится актуальной темой аэрокосмических исследований. В связи с увеличением объема работ по исследованию и освоению Луны постоянно выдвигается идея создания лунной навигационной системы. Чтобы удовлетворить навигационные потребности американской пилотируемой программы высадки на Луну «Артемида», ученые из Лаборатории реактивного движения Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в 2020 году после расчетов подтвердили, что сигнал спутника GPS находился вблизи Луны на расстоянии 380 000 километров. Он по-прежнему способен предоставлять услуги. Говорят, что космический корабль на лунной орбите может принимать сигналы 5-13 спутников GPS, а точность позиционирования составляет от 200 до 300 метров.

Но если вы хотите провести масштабные исследования и разработки на лунной поверхности, такой точности позиционирования будет недостаточно. В отчете Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) показано, что мощность сигнала глобальной спутниковой навигационной системы, работающей вблизи Земли и Луны на расстоянии 380 000 километров, составляет всего 1/30 мощности наземного сигнала, и из-за препятствий сама луна. Эти навигационные сигналы невозможно принять с обратной стороны Луны. При этом поверхность Луны покрыта кратерами, а слабые навигационные сигналы с Земли легко блокируются холмами и краями кратеров. Поэтому для обеспечения поддержки необходимы специальные спутники-ретрансляторы. Китай уже имеет успешный опыт ретрансляции лунной связи. Спутники Queqiao-1 и Queqiao-2, запущенные в 2018 и 2024 годах, обеспечили поддержку ретрансляционной связи для нескольких миссий по исследованию Луны.

В 2020 году НАСА предложило архитектуру «Лунная сеть» для поддержки программы «Артемида», которая может удовлетворить потребности связи между астронавтами и космическими кораблями на лунной поверхности и вблизи нее, а также позволяет астронавтам и марсоходам общаться на лунной поверхности. лунной поверхности для получения информации о положении и времени. По этой причине НАСА в январе 2022 года запустило «Лунную систему реле связи и навигации» и планирует запустить несколько спутников, работающих на лунной орбите. 28 июня 2022 года было запущено американское расследование «Capstone». Зонд размером с микроволновую печь объявлен «первым в мире лунным навигационным спутником», и одна из его задач — проверка и тестирование новых навигационных технологий, чтобы снизить риск будущих миссий.

Европа также продвигает планы по предоставлению услуг связи на Луне. В 2021 году Европейское космическое агентство (ЕКА) опубликовало план «Лунный свет», предлагающий построить устойчивую общую лунную систему связи и навигации (LCNS) примерно в 2027 году, а также планирует запустить первый «Лунный следопыт» в 2025 году. проверка на эллиптической замороженной орбите.

В 2022 году японское JAXA также предложило «Лунную навигационную спутниковую систему (LNSS)», которая планирует развернуть восемь спутников на эллиптической орбите Луны для обеспечения ретрансляционной связи, навигации и услуг позиционирования для детекторов в районе южного полюса Луны.

Нелегко построить лунную навигационную систему

Хотя вблизи Земли уже существуют четыре основные глобальные системы навигации и позиционирования, «переместить» их на поверхность Луны непросто. По данным сайта НАСА, первое, что влияет на построение лунной навигационной системы, — это вопрос лунного времени. Последние расчеты НАСА показывают, что согласно эффекту «замедления времени» теории относительности, по сравнению со временем на поверхности Земли, время на поверхности Луны на 57,5 ​​микросекунды быстрее на земные сутки, и даже время на поверхности Луны отличается от орбиты Луны. Учитывая, что точность синхронизации глобальной системы навигации и позиционирования достигла уровня микросекунд, это влияние лунного времени нельзя игнорировать. А у Луны в настоящее время нет независимого стандарта времени. Программа исследования Луны каждой страны использует свою собственную шкалу времени и преобразует ее в «Всемирное координированное время». Однако с увеличением количества исследований Луны проблема несоответствия стандартов лунного времени становится все более серьезной. В ноябре 2022 года представители глобальных космических агентств и академических организаций встретились в Европейском центре космических исследований и технологий Европейского космического агентства, чтобы разработать рекомендации по определению лунного времени. Патриция Тавера, директор Департамента времени Международного бюро мер и весов, заявила, что, если официальное лунное время не будет установлено, национальные космические агентства и частные компании будут действовать по своим собственным планам.

Во-вторых, НАСА заявило, что четыре основные глобальные системы навигации и позиционирования основаны на Глобальной системе геодезических наблюдений (GGOS). Только с помощью последней можно получить унифицированные и скоординированные координаты и высоты земной поверхности. Однако в настоящее время на поверхности Луны не существует подобной географической системы координат. Национальное агентство геопространственной разведки США (NGA) продвигает соответствующие измерительные работы и создает «Лунную систему отсчета (LRS)», но для этого требуется большой объем данных наблюдений. НАСА признало, что не ожидает, что оно сыграет роль в программе «Артемида» в ближайшем будущем.

Кроме того, на конкретную реализацию плана лунной навигации будет влиять также форма и масса самой Луны. Например, звезда-ретранслятор Цюэцяо-2 использует большую эллиптическую замороженную орбиту вокруг Луны в качестве орбиты своей миссии. Это связано с тем, что форма и структура Луны нерегулярны, а на космические корабли, летающие близко к Луне, влияют такие факторы, как гравитация Луны. , и их орбиты полета склонны к отклонениям.

Стоит отметить, что лунные навигационные программы США, Европы и Японии планируют предоставлять услуги улучшенной лунной навигации посредством взаимного сотрудничества и создания международных стандартов. Соединенные Штаты и Европа также начнут пилотировать использование слабых спутниковых навигационных сигналов, излучаемых земными зондами, для расчета положения на Луне, начиная с 2024 года. ▲