NASA kommer att förse den kommande European Space Agency (ESA) Lunar Pathfinder-satelliten med en rad laserretroreflektorer, speglade enheter som reflekterar ljus tillbaka vid dess källa. Retroreflektorerna kommer att validera navigeringsmöjligheter som kommer att vara avgörande för Artemis-uppdragen och framtida månutforskning.

"ESA:s Lunar Pathfinder-uppdrag kommer att hjälpa till att verifiera prestandan av nya månnavigeringstekniker under utveckling vid NASA", säger JJ Miller, biträdande direktör för policy och strategisk kommunikation för NASA:s Space Communications and Navigation (SCaN)-program vid NASA:s huvudkontor i Washington. "Detta projekt bygger på det långa samarbetet mellan NASA och ESA inom International Committee on Global Navigation Satellite Systems (ICG), ett FN-forum som fokuserar på att säkerställa interoperabilitet mellan GNSS-tjänsteleverantörer"

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) är de satellitkonstellationer som vanligtvis används för positions-, navigerings- och tidtagningstjänster på jorden. GPS – GNSS-konstellationen som drivs av U.S. Space Force – är den som många amerikaner känner till och använder dagligen.

Rymdfarkosten Lunar Pathfinder kommer att vara värd för en enhet som testar GNSS-kapacitet som används av många för att navigera på jorden, för att navigera i månens omloppsbana. Instrumentet, NaviMoon, kommer att ta emot signaler från GPS, den amerikanska GNSS-konstellationen och Galileo, den europeiska GNSS-konstellationen.

Uppdrag på hög höjd, som Lunar Pathfinder på månen, tar emot GNSS-signaler som rinner förbi jordens kant från GNSS-satelliter på andra sidan planeten. NASA har navigerat med dessa svaga signaler så långt som halvvägs till månen och planerar att göra det på månens yta med en kommande leverans av Commercial Lunar Payload Services som tilldelas Firefly Aerospace i Cedar Park, Texas. Landaren kommer att leverera en experimentell nyttolast, Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), utvecklat i samarbete med den italienska rymdorganisationen (ASI).

"Lunar Pathfinder och LuGRE tar båda viktiga steg för att göra operativ GNSS-användning på månen till verklighet", säger Joel Parker, LuGRE:s huvudutredare vid NASA Goddard. "Genom att validera GNSS med svag signal för framtida månuppdrag, kommer vi att tillhandahålla nya ombord, realtidsnavigeringsmöjligheter vid och runt månen med hjälp av befintliga system och teknik."

Genom att studsa lasrar från Lunar Pathfinders retroreflektorer kan ingenjörer validera prestandan hos GNSS på extrema avstånd. Att bekräfta prestandan hos GNSS-mottagare med svaga signaler mot beprövade laseravståndstekniker kommer att hjälpa uppdrag att omfamna månens GNSS-navigering operativt.

"Satellitlaseravståndsmätning är en av de mest exakta metoderna vi har för att mäta avståndet mellan en rymdfarkost och jorden," sa A.J. Oria, SCAN GNSS-expert vid NASA:s högkvarter. "Det ger en utmärkt referens för att visa hur effektiva nyare metoder som GNSS med svag signal är för att bestämma rymdfarkostens position."

En laserretroreflektor är en speciell sorts spegel som studsar tillbaka laserljuset mot sin källa, till skillnad från en vanlig spegel som studsar bort ljuset i en vinkel. I satellitlaseravstånd når en laser som sänds från ett teleskop på jorden en retroreflektor på en rymdfarkost eller en himlakropp och retroreflektorn studsar tillbaka ljuset till teleskopet.

Genom att mäta den tid en laserpuls lämnar teleskopet och den tid då returpulsen anländer kan ingenjörer och forskare beräkna exakta avstånd mellan objektet och en markstation. Laseravståndsbestämning är mer exakt än liknande metoder som använder radiovågor eftersom våglängden på laserljuset är mycket kortare.

"För att validera prestanda för svaga GNSS-signaler:om allt du har är markradiospårningsdata, jämför du i princip en radioteknik med en annan radioteknik. Du kommer inte att få någon form av precision", säger Stephen Merkowitz, Space Geodesi Projektledare på NASA Goddard. "Om du lägger till laseravstånd, har du en teknik som är otroligt exakt och som har verifierats oberoende under de senaste 50 åren." + Utforska vidare

NASA-månuppdraget kommer att slå rekord i navigeringssignaltestet