НАСА розробляє можливості, які дозволять місіям на великих висотах використовувати сигнали угруповань Глобальної навігаційної супутникової системи (GNSS), таких як GPS, Galileo, ГЛОНАСС та інших. Ці сигнали, які використовуються на Землі для навігації та критично важливих додатків синхронізації, можуть надати місії на Місяць Artemis надійні дані про час та навігацію. Програма НАСА по космічному зв’язку та навігації (SCaN) розробляє технології, які будуть підтримувати цю мету.
Функціональна сумісність угруповань GNSS буде ключем до реалізації цієї мети. На сьогодні існує шість угруповань GNSS, які надають послуги щодо маршруту, навігації та часу (PNT), що належать шести країнам світу. Чотири угруповання, керовані США, Європейським Союзом, Росією та Китаєм, забезпечують глобальне покриття. Два інших, що обслуговуються Індією та Японією, забезпечують регіональне покриття.
Використання декількох сузір’їв одночасно забезпечує більшу доступність сигналу, що може забезпечити підвищення точності навігації й синхронізації для супутників. Це може бути особливо корисно для космічних апаратів на великих висотах, де в цілому сигнали GNSS менш численні.
Однак у кожної угруповання є унікальна побудова. Це створює проблему для інженерів, які сподіваються розробити системи з декількома GNSS, які використовують переваги декількох сузір’їв.
Bobcat-1
SCaN підтримує ряд льотних експериментів, які допоможуть розробити можливості використання декількох GNSS для космічних апаратів. Bobcat-1, розроблений Дослідницьким центром Гленна НАСА в Клівленді та Університеті Огайо, є одним з таких прикладів.
Bobcat-1 був обраний програмою CubeSat Launch Initiative у 2018 році для вивчення сигналів GNSS на висоті 400 км. Це невеликий супутник, запущений на Міжнародну космічну станцію на борту космічного корабля Northrop Grumman Cygnus 2 жовтня 2020 року.
5 листопада космічна станція випустила CubeSat, щоб почати свою місію. Космічний корабель буде знаходитися на орбіті близько дев’яти місяців, вимірюючи сигнали від різних угруповань GNSS. Інженери використовуватимуть ці вимірювання, щоб краще зрозуміти характеристики GNSS, приділяючи особливу увагу змінам часу між сузір’ями.
«Користувачі GNSS на великих висотах бачать менше супутників. Зсув у часі між угрупованнями може бути виміряна за допомогою CubeSat і надано цим користувачам для поліпшення їх позиціювання», — сказав співзасновник Bobcat Френк Ван Грасс з Університету Огайо.
Bobcat-1 заснований на спадщині випробувального стенда SCaN, який продемонстрував можливості декількох GNSS на космічній станції з 2012 по 2019 рік. Приймач GPS та Galileo для Міжнародної космічної станції (GARISS) — інструмент, розроблений у співпраці між NASA та ESA (Європейське космічне агентство) — отримувало сигнали як від GPS, так і від Galileo, сузір’я GNSS, яке експлуатується Європейським Союзом.
SCaN TestBed також заклала основу для експерименту з місячним приймачем GNSS (LuGRE), комерційним корисним навантаженням Lunar Payload Services, яка розробляється у співпраці з Італійським космічним агентством. Корисне навантаження буде отримувати сигнали як від GPS, так і від Galileo і, як очікується, отримає перше в історії визначення місця розташування GNSS на поверхні Місяця.
Політика та пропаганда GNSS PNT
У той час як інженери NASA розробляють технології, необхідні для навігації по декількох GNSS на все більших висотах, команда SCaN працює із зацікавленими сторонами в уряді США та в усьому світі, щоб поліпшити сумісність GNSS в політичній сфері. Вони консультуються з Міжнародним комітетом ООН по GNSS, допомагаючи розвивати додаткові можливості космічних сервісів й не тільки.
НАСА недавно працювало над публікацією діаграм спрямованості антен GPS з супутників, запущених в період з 1997 по 2000 рік, у співпраці з Космічними силами США, береговою охороною США та компанією Lockheed Martin, що створила супутники. Команда PNT також працює над полегшенням публікації діаграм спрямованості антен для новітніх супутників GPS. З цими даними розробники місій можуть краще оцінити роботу GNSS на високій навколоземній орбіті та в місячному просторі. Ця відвертість також спонукає інших постачальників GNSS бути настільки ж прозорими.
«Можливості GNSS продовжують революціонізувати способи навігації космічних кораблів в навколоземному просторі та за його межами, — зазначив навігаційний інженер НАСА Джоел Паркер. — Давні стосунки НАСА з постачальниками GNSS дозволили просунути ці можливості на новий рівень та підтримати місії Artemis на Місяць і навколо неї».
