США намерены запустить спутники — лазерные маяки для навигации в космосе

GPS работает только на Земле, а космические корабли на больших высотах должны полагаться на сигналы сети дальнего космоса НАСА (DSN). Это наземная система, и по сравнению с масштабами окололунного (между Землей и Луной) пространства ее станции расположены близко друг к другу, поэтому точный расчет положения далеких спутников может занять часы, а DSN выполняет лишь несколько миссий одновременно. Кроме того, в отличие от GPS, для которого требуется только приемник, для навигации DSN требуется передача данных.

"Транспортные средства в окололунном пространстве имеют ограниченный доступ к вспомогательным ресурсам, хотя орбиты на геостационарной границе и за ее пределами становятся все более востребованными. Луна снова выходит на передний план как стратегический приоритет национальной безопасности. Почти каждая космическая миссия требует определенной степени точности навигации и времени, но в этой области пока не существует системы глобального позиционирования. LightHOUSE предназначен для выполнения этих задач", - объяснил Аарон Гринберг из группы лазерной связи в Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института.

Основа уже заложена.

LightHOUSE будет использовать оптическую связь в свободном космосе — лазерные каналы в космосе, а не только радиоволны.

"Концепция основана на методе кооперативной дальности, реализуемом посредством оптической связи в свободном пространстве. Лаборатория признана мировым лидером в этой области, о чем свидетельствует недавний успех O2O в миссии Artemis II. Опыт лаборатории в области радиационной стойкости технологий матричных фотодетекторов также позволит создать чувствительные приемники и звездные камеры, аналогичные тем, которые разработаны для миссии NASA Psyche, на чем и основана эта концепция", - рассказал заместитель руководителя группы лазерных коммуникаций Тимоти. Ярналл.

Маяки LightHOUSE будут расположены на высоте до 1,5 миллиона километров. Такие орбиты обеспечивают угловое разнообразие сигналов, подобное GPS, для пользователей во всем окололунном пространстве. Кроме того, они позволят осуществлять связь с невидимыми с Земли устройствами на обратной стороне Луны, предотвращая потерю сигнала — как в те 40 минут, когда «Артемида II» пряталась за нашим спутником.

Асимметрия, как в GPS

Как и в GPS, основная техническая нагрузка будет ложиться на спутники-маяки, а не на пользовательские устройства. Маяки будут нести антенны диаметром в десятки сантиметров и лазерные передатчики мощностью в десятки ватт, а абонентам потребуются лишь апертуры сантиметрового диапазона и лазеры мощностью в десятки милливатт. Основная инженерная задача — заставить эту асимметрию работать во всем окололунном пространстве.

В настоящее время команда совершенствует концепцию системы посредством аналитических расчетов, моделирования и лабораторных экспериментов. В ближайшее время планируется опубликовать подробную архитектуру предоставления навигационных данных пользователям LightHOUSE.