• Hàng chục nhiệm vụ mặt trăng được lên kế hoạch trong thập kỷ tới.
• Nhưng hiện tại, không có hệ thống định vị vệ tinh giữa Trái đất và Mặt trăng.
• NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đang phát triển các cách giúp tên lửa tự điều hướng lên mặt trăng.

khi nasa Nhiệm vụ Artemis 1 bay vòng quanh Mặt trăng thành công vào tháng 11Nó cho thế giới thấy rằng con người đang trên đường quay trở lại.

NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đang hướng tới Đặt giày lên mặt trăng vào năm 2025 và tạo một Một căn cứ mặt trăng vĩnh viễn sẽ quay quanh nó trong hai năm tới. Trung Quốc và Nga cũng đang hợp tác để tạo ra một căn cứ mặt trăng riêng biệt, Với một phi hành đoàn hạ cánh lấy bối cảnh vào năm 2036.

Nhưng ngay bây giờ, không có GPS để đưa chúng tôi đến đó. Các phi hành gia không thể tự lái thuyền trong không gian sâu và mọi nhiệm vụ đều dựa vào các kỹ sư được đào tạo chuyên nghiệp liên tục chỉ đạo các nhiệm vụ từ Trái đất.

Điều này nhanh chóng trở nên không bền vững khi các nhiệm vụ cứ lặp đi lặp lại.

Các cơ quan vũ trụ đang làm việc để đưa một hệ thống định vị vệ tinh, hay satnav, lên các tên lửa di chuyển trong không gian 239.000 dặm giữa Trái đất và Mặt trăng. Họ cũng đang lên kế hoạch xây dựng một mạng di động hoàn toàn mới Trong khoảng Mặt trăng. Đây là cách.

Cách các cơ quan vũ trụ điều hướng ngày nay rất cồng kềnh và tốn kém

NASA

Ngày nay, cách duy nhất để đi từ điểm A đến điểm B trong không gian là thực hiện các phép tính phức tạp dựa trên cơ sở vật lý, được tùy chỉnh cho từng nhiệm vụ.

Khi tàu vũ trụ di chuyển trong không gian, điểm tham chiếu duy nhất là Trái đất. Vì vậy, nó cần gửi tín hiệu đến Trái đất để hiểu nó đang ở đâu, nghĩa là có những điểm mù khổng lồ.

NASA đã hoàn toàn mất liên lạc với hànhtàu vũ trụ được sử dụng trong nhiệm vụ Artemis 1, khi Anh đi sau mặt trăng. Trong vài phút, tất cả những gì các kỹ sư có thể làm là nín thở và hy vọng họ sẽ nhìn thấy con tàu vũ trụ xuất hiện bình yên ở phía bên kia.

Javier Ventura Travisette, kỹ sư trưởng tại Văn phòng Khoa học Điều hướng Galileo của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu cho biết, đây là công việc tốn nhiều tài nguyên và tốn kém. (Chính phủ Hoa Kỳ quản lý GPS; Galileo Đây là phiên bản châu Âu.)

Những gì thám hiểm không gian cần bây giờ là một cách để tàu vũ trụ lập tam giác vị trí của chúng từ không gian, để chúng có thể điều hướng độc lập mà không cần đầu vào từ Trái đất.

Sử dụng vệ tinh của Trái đất có thể giúp lên mặt trăng

Đáng ngạc nhiên, cách rẻ nhất để đưa một vệ tinh vào không gian sâu là khai thác các vệ tinh xung quanh Trái đất, Elizabeth Rooney, Cao cấp Kỹ sư cho Surrey Satellite Technology Ltdanh nói từ bên trong. Công ty hợp tác với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu để phát triển du hành vũ trụ trong không gian.

Có một số vấn đề lớn với cách tiếp cận này. Cái chính là những vệ tinh này hướng về Trái đất.

Điều này có nghĩa là phần lớn tín hiệu vệ tinh bị chặn và chỉ một ít bị tràn ra ngoài. Phần bị tràn yếu hơn nhiều so với tín hiệu chính và nó càng yếu hơn khi càng ở xa mặt đất.

NASA

Với tất cả những hạn chế này, có vẻ như việc sử dụng tín hiệu này để đi thuyền lên Mặt trăng là điều không thể. Nhưng các kỹ sư đã dành nhiều thập kỷ để phát triển các máy dò nhạy cảm có thể khai thác tín hiệu đó từ không gian sâu.

Và họ đã thành công.

Vào năm 2019, bốn vệ tinh đã có thể xác định vị trí của chúng trong không gian bằng cách sử dụng tín hiệu từ các vệ tinh của Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) của Trái đất.

Cô ấy là 116.300 dặm — khoảng nửa đường tới mặt trăng, Ventura-Traveset nói.

Chúng ta thực sự cần một cách để đi đến mặt trăng một cách độc lập

Biên giới tiếp theo phát hiện tín hiệu đó ở nửa còn lại của hành trình. Nhưng Ventura-Traveset rất tự tin.

Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và NASA đang cải thiện máy dò của họ để có thể khai thác tín hiệu từ các vệ tinh của Trái đất và đang chuẩn bị thử nghiệm chúng trong các sứ mệnh mặt trăng sắp tới.

ESA-K Oldenburg / Người trong cuộc

Máy thu ESA, được gọi là mặt trăng hải quânđược lên kế hoạch phóng lên vệ tinh Lunar Pathfinder Vào năm 2025 hoặc 2026. Cơ quan Vũ trụ Châu Âu hy vọng NaviMoon có thể định vị vệ tinh với độ chính xác khoảng 60 mét (khoảng 200 feet), Ventura-Traveset cho biết.

Ông nói, hy vọng là nhờ máy dò này, vệ tinh sẽ có thể điều hướng độc lập xung quanh mặt trăng. Nó cũng rất nhẹ, tổng cộng khoảng 4 kilôgam (8 pound) và có thể thay thế rất nhiều thiết bị nặng trên tàu vũ trụ.

SSTL

NASA cũng đang nghiên cứu các máy dò được phát triển với sự hợp tác của Cơ quan Vũ trụ Ý. Họ đặt mục tiêu phóng chiếc máy thu đầu tiên trên bề mặt mặt trăng vào năm 2024 Là một phần của thí nghiệm máy thu GNSS trên bề mặt mặt trăng.

James Joseph “JJ” Miller, phó giám đốc chính sách và truyền thông chiến lược trong Chương trình Điều hướng và Truyền thông Không gian tại Trụ sở chính của NASA, nói với người trong cuộc trong một cuộc phỏng vấn.

Miller cho biết nhiều quốc gia khác đang bắt đầu tìm cách đầu tư vào công nghệ điều hướng không gian sâu.

“Mọi người đều nhận ra rằng đây là một người dùng mới nổi sẽ không biến mất và chúng tôi thực sự phải trang bị và tạo ra không gian mặt trăng CIS cũng như tất cả không gian giữa Trái đất và Mặt trăng, mạnh mẽ và đáng tin cậy nhất có thể với những tín hiệu này.”

Cuối cùng, chúng ta sẽ cần một mạng định vị vệ tinh Trong khoảng Mặt trăng

ESA-K Oldenburg / Người trong cuộc

Tín hiệu từ các vệ tinh của Trái đất có thể chuyển tiếp tàu vũ trụ lên Mặt trăng, nhưng một khi ở trên bề mặt thì tín hiệu đó không hữu ích lắm.

Tại thời điểm này, những tín hiệu này chỉ có thể đạt được những gì có thể nhìn thấy từ Trái đất, do đó, mặt tối của các cực của mặt trăng và mặt trăng nằm ngoài giới hạn.

Vì vậy, kế hoạch là cung cấp cho mặt trăng đội vệ tinh liên lạc và điều hướng của riêng nó, được gọi là Sáng kiến ​​ánh trăng. Nút đầu tiên trên Moonlight sẽ là vệ tinh Pathfinder của NASA.

Ventura-Traveset cho biết Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đặt mục tiêu thử nghiệm cơ sở hạ tầng cơ bản cho Moonlight vào năm 2027 và cơ sở hạ tầng rộng lớn hơn vào năm 2030.

NASA cũng đang xây dựng mạng riêng gọi là mạng luna. cơ quan NASA Cánh cổngmột trạm vũ trụ mà cơ quan này nhắm mục tiêu đưa vào quỹ đạo mặt trăng, sẽ là một nút khác trong mạng.

Miller của NASA cho biết: “Chúng tôi hình dung ra một kiểu kiến ​​trúc bao gồm các vệ tinh của NASA và ESA hoạt động cùng nhau.

Những người định cư trên mặt trăng sẽ cần internet tốc độ cao

ESA

Có một khía cạnh thương mại hơn để đưa con người trở lại mặt trăng. Về lâu dài, những người định cư trên mặt trăng sẽ cần dựng trại để họ có thể khai thác khoáng chất và nước – những thứ có thể được sử dụng để làm nhiên liệu cho tên lửa trên đường tới sao Hỏa.

Ventura-Traveset nói rằng du khách đến Mặt trăng sẽ cần có khả năng giao tiếp với Trái đất, nói chuyện với nhau một cách hiệu quả và vui vẻ.

Ventura Travisit cho biết trong tương lai gần, những người định cư trên mặt trăng có thể truy cập internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình với những người thân yêu trên Trái đất, phát sóng các buổi biểu diễn và tạo nội dung của riêng họ từ không gian.

“Tôi không nghĩ có ai tranh luận rằng đó không phải là cách chúng tôi đang đi,” Ventura Travist nói.