Der Mond hat kein GPS. NASA und ESA versuchen, das zu beheben.

• Innerhalb des nächsten Jahrzehnts sind Dutzende von Mondmissionen geplant.
• Aber im Moment gibt es kein Satellitennavigationssystem zwischen Erde und Mond.
• NASA und ESA entwickeln Wege, um Raketen dabei zu helfen, autonom zum Mond zu navigieren.

Bei der NASA Die Mission Artemis 1 flog im November erfolgreich um den Mondes zeigte der Welt, dass die Menschen auf dem Weg sind, zurückzugehen.

Die NASA und die Europäische Weltraumorganisation haben das Ziel bis 2025 Stiefel auf den Mond bringen und richten Sie ein eine permanente Mondbasis, die ihn innerhalb der nächsten paar Jahre umkreist. China und Russland arbeiten auch zusammen, um eine separate Mondbasis zu errichten. mit bemannten Landungen für 2036.

Aber im Moment gibt es kein GPS, um uns dorthin zu bringen. Astronauten können im Weltraum nicht autonom navigieren, und jede Mission ist auf fachmännisch ausgebildete Ingenieure angewiesen, die die Missionen ständig vom Boden aus leiten.

Das wird schnell unhaltbar, wenn Missionen hin und her pendeln.

Raumfahrtagenturen arbeiten daran, Satellitennavigation oder Satnav in Raketen zu integrieren, die den Weltraum bereisen 239.000 Meilen zwischen Erde und Mond. Sie planen auch den Aufbau eines ganz neuen Navigationsnetzes um herum der Mond. Hier ist wie.

Wie Raumfahrtagenturen heute navigieren, ist umständlich und teuer

Heutzutage ist der einzige Weg, um im Weltraum von Punkt A nach Punkt B zu gelangen, komplizierte Berechnungen auf der Grundlage der Physik, die für jede Mission benutzerdefiniert sind.

Während sich das Raumschiff durch den Weltraum bewegt, ist der einzige Bezugspunkt die Erde. Es muss also ein Signal zurück zur Erde senden, um zu verstehen, wo es sich befindet, was bedeutet, dass es massive blinde Flecken gibt.

Die NASA hat die Kommunikation mit vollständig verloren Oriondas Raumschiff, das in der Artemis 1-Mission verwendet wird, wenn es ging hinter den Mond. Für ein paar Minuten konnten die Ingenieure nur die Luft anhalten und hoffen, dass sie sehen würden, wie das Raumschiff unversehrt auf der anderen Seite auftaucht.

Dies sei ressourcenintensiv und teuer, sagte Javier Ventura-Traveset, Chefingenieur des Galileo Navigation Science Office der ESA, gegenüber Insider. (Die US-Regierung läuft GPS; Galileo ist die europäische Version.)

Was die Weltraumforschung jetzt braucht, ist eine Möglichkeit für Raumfahrzeuge, ihre Position vom Weltraum aus zu triangulieren, damit sie autonom ohne Eingaben von der Erde navigieren können.

Die Nutzung der Erdsatelliten, um zum Mond zu fliegen, könnte helfen

Überraschenderweise besteht der billigste Weg, ein Navi in ​​den Weltraum zu bringen, darin, die Satelliten rund um die Erde zu nutzen, sagte Elizabeth Rooney, eine Seniorin Ingenieur für Surrey Satellite Technology Ltd, sagte Insider. Das Unternehmen arbeitet mit der ESA an der Entwicklung der Satellitennavigation im Weltraum.

Es gibt ein paar große Probleme mit diesem Ansatz. Das Wichtigste unter ihnen ist, dass diese Satelliten auf die Erde zeigen.

Das bedeutet, dass der größte Teil des Satellitensignals blockiert wird und nur wenig überschwappt. Das Bit, das überschwappt, ist viel schwächer als das Hauptsignal, und es wird noch schwächer, wenn es weiter von der Erde entfernt ist.

Angesichts all dieser Einschränkungen könnte es so aussehen, als wäre die Verwendung dieses Signals zur Navigation zum Mond unmöglich. Aber Ingenieure haben Jahrzehnte damit verbracht, empfindliche Detektoren zu entwickeln, die dieses Signal aus dem Weltraum nutzen könnten.

Und es gelang ihnen.

Im Jahr 2019 konnten vier Satelliten mithilfe von Signalen der GPS-Satelliten der Erde ihre Position im Weltraum bestimmen.

Sie sind 116.300 Meilen entfernt – ungefähr auf halbem Weg zum Mond, sagte Ventura-Traveset.

Wir brauchen wirklich einen Weg, um autonom bis zum Mond zu gelangen

Die nächste Grenze entdeckt dieses Signal auf der anderen Hälfte der Reise. Aber Ventura-Traveset ist zuversichtlich.

Die ESA und die NASA haben ihre Detektoren verfeinert, die Signale von den Erdsatelliten nutzen könnten, und sind bereit, sie bei bevorstehenden Mondmissionen zu testen.

Empfänger der ESA, angerufen NaviMoonsoll an Bord des Satelliten Lunar Pathfinder starten 2025 oder 2026. Die ESA geht davon aus, dass NaviMoon in der Lage sein sollte, die Position des Satelliten mit einer Genauigkeit von etwa 60 Metern (etwa 200 Fuß) zu bestimmen, sagte Ventura-Traveset.

Die Hoffnung sei, dass der Satellit dank dieses Detektors in der Lage sein sollte, autonom um den Mond zu navigieren, sagte er. Es ist auch sehr leicht, insgesamt etwa 4 Kilogramm (8 Pfund), und könnte einen Großteil der schwereren Ausrüstung an Bord eines Raumfahrzeugs ersetzen.

Die NASA arbeitet auch an Detektoren, die zusammen mit der italienischen Weltraumbehörde entwickelt wurden. Sie wollen den ersten dieser Rezeptoren im Jahr 2024 auf die Mondoberfläche bringen als Teil des Lunar GNSS Receiver Experiments.

Es gibt ein „kleines freundschaftliches Wettrennen“ zwischen der ESA und der NASA, um das Satellitennavigationssignal der Erde zum Mond zu bringen, sagte James Joseph „JJ“ Miller, stellvertretender Direktor für Politik und strategische Kommunikation innerhalb des Weltraumkommunikations- und Navigationsprogramms im NASA-Hauptquartier, sagte Insider in einem Interview.

Miller sagte, dass viele andere Länder damit begonnen haben, in Deep-Space-Navigationstechnologie zu investieren.

„Jeder hat verstanden, dass dies ein aufstrebender Benutzer ist, der nicht verschwindet, dass wir den cis-Mondraum, den gesamten Raum zwischen Erde und Mond, mit diesen so robust und zuverlässig wie möglich vorbereiten und machen müssen Signale“, sagt er.

Irgendwann brauchen wir ein Satellitennavigationsnetz um herum der Mond

Das Signal von den Erdsatelliten kann Raumfahrzeuge bis zum Mond bringen, aber sobald sie an der Oberfläche sind, wird das Signal nicht mehr sehr nützlich sein.

An diesem Punkt können diese Signale nur das erreichen, was von der Erde aus sichtbar ist, sodass die dunkle Seite des Mondes und die Mondpole tabu sind.

Der Plan ist also, dem Mond eine eigene Flotte von Kommunikations- und Navigationssatelliten zu geben, genannt The Moonlight-Initiative. Der erste Knoten in Moonlight wäre der Pathfinder-Satellit der NASA.

Laut Ventura-Traveset will die ESA bis 2027 eine grundlegende Infrastruktur von Moonlight und bis 2030 eine umfassendere Infrastruktur testen.

Die NASA arbeitet auch am Aufbau eines eigenen Netzwerks mit dem Namen LunaNet. NASAs Toreine Raumstation, die die Agentur in eine Umlaufbahn um den Mond schicken will, wäre ein weiterer Knotenpunkt im Netzwerk.

„Wir würden uns eine Art Architektur vorstellen, in der sowohl NASA- als auch ESA-Satelliten zusammenarbeiten“, sagte Miller von der NASA.

Mondsiedler brauchen Highspeed-Internet

Es gibt einen kommerzielleren Aspekt, Menschen zum Mond zurückzubringen. Langfristig müssten Mondsiedler ein Lager aufschlagen, damit sie Mineralien und Wasser abbauen können – mit dem Raketen auf dem Weg zum Mars betankt werden könnten.

Mondbesucher müssen in der Lage sein, mit der Erde zu kommunizieren, effektiv miteinander zu sprechen und unterhalten zu werden, sagte Ventura-Traveset.

Später könnten Mondsiedler Zugang zu Highspeed-Internet haben, Videokonferenzen mit ihren Lieben auf der Erde abhalten, Shows streamen und ihre eigenen Inhalte aus dem Weltraum erstellen, sagte Ventura-Traveset.

„Ich glaube nicht, dass es jemanden gibt, der argumentieren würde, dass dies nicht der Weg ist, den wir einschlagen werden“, sagte Ventura-Traveset.