18/03/2021
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La misión Lunar Pathfinder de la ESA a la Luna llevará un receptor de navegación por satélite avanzado, con el fin de realizar la primera corrección de posicionamiento de navegación por satélite en la órbita lunar. Esta carga útil experimental marca un camino preliminar en un ambicioso plan de la ESA para expandir la cobertura de navegación por satélite confiable, así como los enlaces de comunicación, a los exploradores alrededor y, en última instancia, en la Luna durante esta década.
Programado para su lanzamiento a fines de 2023 en la órbita lunar, el público-privado Pathfinder lunar comsat ofrecerá servicios comerciales de retransmisión de datos a las misiones lunares, al tiempo que ampliará los límites operativos de las señales de navegación por satélite.
Los satélites de navegación como la constelación europea Galileo están destinados a brindar servicios de posicionamiento, navegación y cronometraje a nuestro planeta, por lo que la mayor parte de la energía de sus antenas de navegación se irradia sin rodeos hacia el disco de la Tierra, bloqueando su uso para usuarios más lejanos en el espacio.
«Pero esta no es toda la historia», explica Javier Ventura-Traveset, director de la Oficina de Ciencias de la Navegación Galileo de la ESA que coordina las actividades de navegación lunar de la ESA. «Los patrones de las señales de navegación también se irradian hacia los lados, como la luz de una linterna, y las pruebas anteriores muestran el lado de estas antenas se pueden emplear lóbulos para el posicionamiento, siempre que se implementen los receptores adecuados «.
Al igual que las personas o los automóviles en tierra, los satélites en órbita terrestre baja dependen en gran medida de las señales de navegación por satélite para determinar su posición orbital, y desde que la ESA demostró que era posible un posicionamiento en órbitas más altas, un número creciente de satélites en órbita geoestacionaria emplea hoy receptores de navegación por satélite.
Pero la órbita geoestacionaria está a 35 786 km hacia arriba, mientras que la Luna está más de diez veces más lejos, a una distancia promedio de 384 000 km. Sin embargo, en 2019, la NASA Misión Magnetosférica Multiescala adquirió señales de GPS para realizar una corrección y determinar su órbita desde 187 166 km de distancia, cerca de la mitad de la distancia Tierra-Luna.
Javier agrega: «Esta exitosa evidencia experimental nos brinda una gran confianza, ya que el receptor que embarcaremos en Lunar Pathfinder tendrá una sensibilidad significativamente mejorada, empleará tanto señales Galileo como GPS y también contará con una antena de navegación por satélite de alta ganancia».
La antena principal de este receptor de alta sensibilidad se desarrolló a través de la ESA Programa de tecnología de apoyo general, con la unidad principal del receptor desarrollada a través del Programa de Soporte e Innovación de Navegación de la ESA, NAVISP.
El proyecto del receptor está dirigido por el ingeniero de navegación de la ESA Pietro Giordano: “El receptor de alta sensibilidad podrá detectar señales muy débiles, millones de veces más débiles que las recibidas en la Tierra. El uso de filtros orbitales avanzados a bordo permitirá lograr una precisión sin precedentes en la determinación de la órbita de forma autónoma «.
El receptor de Lunar Pathfinder está proyectado para lograr una precisión de posicionamiento de alrededor de 100 m, más precisa que el seguimiento en tierra tradicional.
La disponibilidad de la navegación por satélite permitirá realizar una ‘Determinación precisa de la órbita’ para los satélites lunares, señala Werner Enderle, Jefe de la Oficina de Apoyo a la Navegación de la ESA: “La determinación de la órbita tradicional para los satélites en órbita lunar se realiza por radio distancia, utilizando estaciones terrestres del espacio lejano. Esta demostración de Lunar Pathfinder será un hito importante en la navegación lunar, cambiando todo el enfoque. No solo aumentará la autonomía de las naves espaciales y agudizará la precisión de los resultados, sino que también ayudará a reducir los costos operativos ”.
Si bien las órbitas lunares a menudo son inestables, con satélites en órbita baja desviados de su curso por las concentraciones de masas grumosas o ‘mascons’ que forman la Luna, se planea que Lunar Pathfinder adopte una órbita elíptica ‘congelada’ altamente estable, enfocada en el sur lunar. polo – un objetivo principal para futuras expediciones.
La Tierra, y sus constelaciones de navegación por satélite, deberían permanecer a la vista de Lunar Pathfinder durante la mayoría de las pruebas. El principal desafío será superar la geometría limitada de las señales de navegación por satélite, todas provenientes de la misma parte del cielo, junto con la baja potencia de la señal.
La demostración de Lunar Pathfinder de que las señales terrestres de navegación por satélite se pueden emplear para navegar en órbitas lunares será un importante camino temprano en la ESA. Iniciativa Moonlight. Con el apoyo de tres Direcciones de la ESA, Moonlight continuará estableciendo un Servicio de Navegación y Comunicación Lunar.
Luz de la luna: conectando la Tierra con la Luna
«Durante la próxima década, la ESA tiene como objetivo contribuir a la creación de una infraestructura común de comunicaciones y navegación para todas las misiones lunares basadas en satélites lunares dedicados», explica Bernhard Hufenbach, que gestiona las iniciativas de comercialización e innovación para la exploración espacial en la ESA.
«Moonlight permitirá apoyar misiones que no pueden usar señales de navegación por satélite de la Tierra, como módulos de aterrizaje en el lado opuesto, y planea cubrir la brecha actual hacia las necesidades expresadas por la comunidad de Exploración Global, apuntando a una precisión de posicionamiento por debajo de 50 metros».
Además de facilitar la exploración lunar, estas señales de navegación por satélite podrían convertirse algún día en una herramienta para la ciencia por derecho propio, utilizada, por ejemplo, para realizar reflectometría a través de la superficie lunar; sondeando la escasa ‘exosfera’ polvorienta que rodea la Luna o proporcionando una señal de referencia de tiempo común a través de la Luna, para ser utilizada para experimentos de física fundamental o astronomía.
Así que, además de marcar una novedad en la historia de la navegación por satélite, Javier señala que el experimento de navegación por satélite de Lunar Pathfinder tendrá mayores consecuencias: “Esta será la primera demostración de la recepción de GPS y Galileo en órbita lunar, abriendo la puerta a un camino completo para navegar en naves espaciales en el espacio profundo, lo que permite la exploración humana de la Luna «.
