НАСА разрабатывает возможности , которые позволят миссиям на больших высотах использовать сигналы группировок Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), таких как GPS, Galileo, ГЛОНАСС и других. Эти сигналы, используемые на Земле для навигации и критически важных приложений синхронизации, могут предоставить миссии на Луну Artemis надежные данные о времени и навигации. Программа НАСА по космической связи и навигации (SCaN) разрабатывает технологии, которые будут поддерживать эту цель.
Функциональная совместимость группировок GNSS будет ключом к реализации этой цели. На сегодня существует шесть группировок GNSS, которые предоставляют услуги определения местоположения, навигации и времени (PNT), принадлежащих шести странам мира. Четыре группировки, управляемые США, Европейским Союзом, Россией и Китаем, обеспечивают глобальное покрытие. Два других, обслуживаемых Индией и Японией, обеспечивается региональное покрытие.
Использование нескольких созвездий одновременно обеспечивает большую доступность сигнала, что может означать повышение точности навигации и синхронизации для спутников. Это может быть особенно полезно для космических аппаратов на больших высотах, где в целом сигналы GNSS менее многочисленны.
Однако у каждой группировки имеется уникальное построение. Это создает проблему для инженеров, надеющихся разработать системы с несколькими GNSS, которые используют преимущества нескольких созвездий.
Bobcat-1
SCaN поддерживает ряд летных экспериментов, которые помогут разработать возможности использования нескольких GNSS для космических аппаратов. Bobcat-1, разработанный Исследовательским центром Гленна НАСА в Кливленде и Университете Огайо, является одним из таких примеров.
Bobcat-1 был выбран программой CubeSat Launch Initiative в 2018 году для изучения сигналов GNSS на высоте 400 км. Это небольшой спутник, запущенный на Международную космическую станцию на борту космического корабля Northrop Grumman Cygnus 2 октября 2020 года.
5 ноября космическая станция выпустила CubeSat, чтобы начать свою миссию. Космический корабль будет находиться на орбите около девяти месяцев, измеряя сигналы от различных группировок GNSS. Инженеры будут использовать эти измерения, чтобы лучше понять характеристики GNSS, уделяя особое внимание изменениям времени между созвездиями.
«Пользователи GNSS на больших высотах видят меньше спутников. Смещение во времени между группировками может быть измерено с помощью CubeSat и предоставлено этим пользователям для улучшения их позиционирования», – сказал соучредитель Bobcat Фрэнк Ван Грасс из Университета Огайо.
Bobcat-1 основан на наследии испытательного стенда SCaN, который продемонстрировал возможности нескольких GNSS на космической станции с 2012 по 2019 год. Приемник GPS и Galileo для Международной космической станции (GARISS) – инструмент, разработанный в сотрудничестве между NASA и ESA (Европейское космическое агентство) – получало сигналы как от GPS, так и от Galileo, созвездия GNSS, эксплуатируемого Европейским Союзом.
SCaN TestBed также заложила основу для эксперимента с лунным приемником GNSS (LuGRE), коммерческой полезной нагрузкой Lunar Payload Services , разрабатываемой в сотрудничестве с Итальянским космическим агентством. Полезная нагрузка будет получать сигналы как от GPS, так и от Galileo и, как ожидается, получит первое в истории определение местоположения GNSS на поверхности Луны.
Политика и пропаганда GNSS PNT
В то время как инженеры NASA разрабатывают технологии, необходимые для навигации по нескольким GNSS на все больших высотах, команда SCaN работает с заинтересованными сторонами в правительстве США и во всем мире, чтобы улучшить совместимость GNSS в политической сфере. Они консультируются с Международным комитетом ООН по GNSS, помогая развивать дополнительные возможности космических сервисах и не только.
НАСА недавно работало над публикацией диаграмм направленности антенн GPS со спутников, запущенных в период с 1997 по 2000 год, в сотрудничестве с Космическими силами США, Береговой охраной США и компанией Lockheed Martin, создавшей спутники. Команда PNT также работает над облегчением публикации диаграмм направленности антенн для новейших спутников GPS. С этими данными разработчики миссий могут лучше оценить работу GNSS на высокой околоземной орбите и в лунном пространстве. Эта откровенность также побуждает других поставщиков GNSS быть столь же прозрачными.
«Возможности GNSS продолжают революционизировать способы навигации космических кораблей в околоземном пространстве и за его пределами, – отметил навигационный инженер НАСА Джоэл Паркер. – Давние отношения НАСА с поставщиками GNSS позволили продвинуть эти возможности на новый уровень и поддержать миссии Artemis на Луну и вокруг нее».
