為下一次登月做準(zhǔn)備！NASA研制月球GPS幫宇航員導(dǎo)航

　　鑒于美國(guó)宇航局再次關(guān)注載人登月任務(wù)，該機(jī)構(gòu)正在研發(fā)一種特殊接收器，可以從月球軌道接收所有 GPS 定位信號(hào)。

　　北京時(shí)間 10 月 30 日消息，據(jù)美國(guó)太空新聞網(wǎng)站報(bào)道，當(dāng)下一代宇航員在月球表面登陸時(shí)，很可能是在 2024 年，美國(guó)宇航局計(jì)劃使用月球全球定位系統(tǒng)，幫助宇航員完成定位操作。

　　像這樣的月球定位系統(tǒng)可以避免上世紀(jì)六七十年代困擾阿波羅號(hào)宇航員的導(dǎo)航問題再次出現(xiàn)，眾所周知，月球表面很難進(jìn)行導(dǎo)航，因?yàn)閱螒{人類肉眼很難辨別月球地標(biāo)的距離和大小，與地球不同的是，月球沒有大氣層柔化月平線。

　　阿波羅號(hào)宇航員有時(shí)在判斷隕坑距離時(shí)會(huì)遇到困難，隕坑位置是基于探測(cè)器高空軌道圖像，并在地圖上進(jìn)行標(biāo)記，例如：阿波羅 14 號(hào)宇航員，他們預(yù)計(jì)抵達(dá)一個(gè)隕坑地點(diǎn)僅 30 米距離，但實(shí)際距離卻存在差異。

　　因此，鑒于美國(guó)宇航局再次關(guān)注載人登月任務(wù)，該機(jī)構(gòu)正在研發(fā)一種特殊接收器，可以從月球軌道接收所有 GPS 定位信號(hào)，GPS 依賴 24-32 顆在地球上空運(yùn)行的人造衛(wèi)星，是頗受人們歡迎的定位工具，應(yīng)用領(lǐng)域從跟蹤設(shè)備至車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，它已完全滲透人們的現(xiàn)代生活。

　　如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，美國(guó)宇航局將建造一個(gè)月球接收器，能夠接收地球軌道周圍 GPS 衛(wèi)星的信號(hào)，這些月球 GPS 信號(hào)將支持美國(guó)宇航局獵戶座飛船和月球深空門戶空間站(NASA 計(jì)劃建造)的導(dǎo)航操作和地面通訊。

　　美國(guó)宇航局在一份聲明中稱，GPS 系統(tǒng)是由 3 個(gè)部分組成：人造衛(wèi)星、地面信號(hào)站和接收系統(tǒng)，就像智能手機(jī)和汽車?yán)锏?GPS 系統(tǒng)一樣，它能夠持續(xù)接收人造衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，同時(shí)，接收器通過計(jì)算它與 4 顆或者更多衛(wèi)星的距離來(lái)確定位置。

　　月球 GPS 不是在地面街道導(dǎo)航，太空飛船可能不久將裝配先進(jìn) GPS 接收器，能夠精確繪制地圖數(shù)據(jù)，幫助宇航員在地球、月球和浩瀚宇宙中定位。

　　近幾十年，美國(guó)宇航局實(shí)現(xiàn)多艘飛船近月軌道導(dǎo)航通訊，但是定位數(shù)據(jù)來(lái)自于美國(guó)宇航局通訊網(wǎng)絡(luò)，GPS 可以支持多顆人造衛(wèi)星，并從其他美國(guó)宇航局網(wǎng)絡(luò)獲取寶貴的帶寬資源，當(dāng)前月球 GPS 定位系統(tǒng)存在一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)——GPS 在較低的高度，也就是衛(wèi)星軌道 20115 公里以下，是最精確的，但是美國(guó)宇航局已將 GPS 導(dǎo)航擴(kuò)展至更高的軌道位置，用于地球同步運(yùn)行環(huán)境衛(wèi)星(GOES)和磁層多量程任務(wù)(MMS)，同時(shí)，美國(guó)宇航局相信 GPS 導(dǎo)航可能伸展更高的軌道位置。

　　美國(guó)宇航局戈達(dá)德航天中心工程和系統(tǒng)分析部門首席技術(shù)專家詹森·米歇爾(Jason Mitchell)說(shuō)：“事實(shí)上，磁層多量程任務(wù)已實(shí)現(xiàn)接近月球一半的距離。”目前，研究小組計(jì)劃在磁層多量程任務(wù)導(dǎo)航 GPS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研發(fā)更好的電子設(shè)備、天線技術(shù)和更精準(zhǔn)的時(shí)鐘。

　　GPS 可使用原子鐘來(lái)計(jì)算信號(hào)在人造衛(wèi)星之間傳輸所需的時(shí)間，然而對(duì)信號(hào)進(jìn)行三角測(cè)量，從而確定目標(biāo)的具體位置。戈達(dá)德航天中心現(xiàn)已研制一種更好的 GPS 接收器，它不僅適用于月球探索任務(wù)，還能用于小型人造衛(wèi)星“增生計(jì)劃”。

　　目前軌道最新 GPS 接收器概念是“NavCube”，它結(jié)合了磁層多量程任務(wù)導(dǎo)航 GPS 和飛行計(jì)算平臺(tái)“SpaceCube”的功能，近期，“NavCube”已發(fā)送至國(guó)際空間站，將用于測(cè)試 GPS 信號(hào)處理，同時(shí)演示如何在太空中實(shí)現(xiàn)超高速X射線通信。

　　美國(guó)宇航局表示，“NavCube”的 GPS 處理能力結(jié)合月球距離接收器，應(yīng)該能滿足宇航員在月球上的 GPS 定位操作，目前，研究小組計(jì)劃今年下半年完成原型設(shè)計(jì)，然后在太空中測(cè)試月球 GPS 原型技術(shù)。
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