在月球如何导航?看NASA怎么说
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发布时间：2023-01-30 17:34
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时间：2023-07-08 06:14
NASA的太空通信和导航工程师正在评估Artemis计划的导航需求，包括确定在月球表面上持续精确导航能力。
“Artemis让我们运用创新的导航解决方案，为每个任务选择正确的功能组合，”位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的任务工程和系统分析部技术副主任谢丽尔·格拉姆林说。“NASA拥有多种导航工具，戈达德拥有半个世纪的月球轨道太空 探索 任务导航经验。”
除了行之有效的导航功能外，美国宇航局还将在即将到来的Artemis任务中使用创新的导航技术。
Goddard的导航工程师Ben Ashman说：“登月任务为测试和完善新颖的太空导航技术提供了机会。“月球是一个迷人的 探索 场所，可以作为试验场，将我们的导航工具包扩展到更远的目的地（如火星）。”
最终，勘探任务需要功能的强大组合，以提供原位导航系统所需的可用性，弹性和完整性。正在为Artemis分析的一些导航技术包括以下内容。
辐射度，光学和激光测高法利用电磁传输的特性来测量距离和速度。工程师测量传输到达航天器所需的时间，然后除以传输的行进速度-光速。
自从第一颗卫星发射以来，这些精确的测量一直是空间导航的基础，从而可以准确、可靠地测量发射器与航天器接收器之间的距离。同时，由于多普勒效应，可以观察发射器与航天器之间航天器速度的变化率。
辐射计量和光学计量分别使用其无线电链路和红外光通信链路来测量航天器与地面天线或其他航天器之间的距离和速度。在激光测高和太空激光测距中，航天器或地面望远镜将激光反射出天体表面或专门指定的反射器以判断距离。
光学导航技术依赖于航天器上摄像机的图像。光学导航主要分为三个分支。
基于星星的光学导航使用明亮的天体（例如，星星、月亮和行星）进行导航。仪器使用这些物体确定航天器的方向，并可以使用它们之间的角度定义它们与物体的距离。
当航天器接近天体时，物体开始填充相机的视场。然后，导航工程师使用物体的视在边缘以及质心或几何中心得出航天器与人体的距离。
作为航天器的最接近方法，地形相对导航使用相机图像和计算机处理来识别已知的表面特征，并根据这些特征在参考模型或图像中的位置来计算航天器的航向。
美国国家航空航天局将使用从LuGRE收集的数据来完善可运行的月球GNSS系统，以用于未来的任务。
NASA正在开发月球飞行任务能够利用GNSS系统信号的能力。这些已经在许多绕地球轨道飞行的航天器上使用的信号将改善计时，提高定位精度，并协助地月空间和月球空间的自主导航系统。
在2023年，与意大利航天局合作开发的“月球GNSS接收器实验”（LuGRE）将在月球的Mare Crisium盆地上演示并完善这种能力。LuGRE将执行由德克萨斯州锡达公园市的Firefly Aerospace交付的商业月球有效载荷服务任务。NASA将使用从LuGRE收集的数据为未来的任务完善月球GNSS运行系统。
自主导航软件利用辐射度、天体导航、测高、相对地形导航和GNSS之类的测量值来执行车载导航，而无需与地球上的操作员或资产进行接触，从而使航天器能够独立于地面任务控制器进行机动。这种自治程度使人们能够对动态空间环境做出响应。
自主导航对于深空探测尤其有用，因为深空探测的通信延迟会阻碍原位导航。例如，火星任务必须等待8到48分钟才能与地球进行往返通信，具体取决于轨道动力学。在关键操作期间，航天器需要自主软件可以提供的立即决策。
LunaNet是由NASA的太空通讯和导航（SCaN）程序开发的独特通讯和导航架构。LunaNet的通用标准，协议和接口要求将把互联网络扩展到月球，从而提供了前所未有的灵活性和对数据的访问。
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