Uso y demostración de ayudas a la navegación lunar

El desarrollo de balizas de navegación lunar de la NASA está progresando significativamente. Estas balizas permitirán que las futuras naves espaciales se ubiquen y determinen la posición, la velocidad y el tiempo con gran precisión. Hay una creciente presencia humana cerca de la Luna a medida que la actividad en, cerca y alrededor de su superficie continúa aumentando. Estas ayudas a la navegación son fundamentales para que las naves espaciales y los humanos encuentren su camino. Al igual que el Sistema de Posicionamiento Global ( GPS ) en la Tierra proporciona señales de navegación, las balizas de navegación lunar están diseñadas para hacer lo mismo.

La baliza de navegación de banda S conocida como Lunar Node 1 (LN-1) se desarrolló con fines lunares. Se construyó recientemente en el Marshall Space Flight Center (MSFC) como parte del esfuerzo de la NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Actualmente, la misión está programada para lanzarse en el primer trimestre de 2023. Desarrollado por Intuitive Machines, el módulo de aterrizaje lunar NOVA-C llevará LN-1 a la superficie lunar.

El objetivo de LN-1 es demostrar sistemas de navegación que puedan permitir operaciones orbitales y cercanas a la superficie alrededor de la luna. Además, fomentarán la autonomía y reducirán la dependencia de los recursos de comunicaciones basados ​​en la Tierra que se utilizan mucho, como la Red del Espacio Profundo de la NASA. La transmisión de datos de estado y tiempo a la Tierra será realizada por LN-1 durante toda la misión. Las estaciones terrestres DSN registran los datos para evaluar el rendimiento. Las referencias múltiples deben estar visibles para los usuarios simultáneamente para proporcionar una solución similar a un GPS en tiempo real. El hardware y las capacidades de LN-1 podrían integrarse en una infraestructura mucho más grande una vez que se establezca esta red de comunicaciones lunares.

El diseño del LN-1 aprovecha las partes de CubeSat y los algoritmos del Sistema de Posicionamiento Autónomo (MAPS) para múltiples naves espaciales. Como resultado, el diseño permite el posicionamiento autónomo de naves espaciales utilizando medidas de navegación. La radio de LN-1 se usa para realizar varias cosas. Incluyen rango no coherente unidireccional basado en pseudo-ruido (PN) y seguimiento Doppler además de presentar los algoritmos MAPS. El objetivo es proporcionar métodos de navegación alternativos y comparaciones para evaluar el rendimiento. Los modelos CAD del LN-1 demuestran el tamaño pequeño de la carga útil del LN-1 y su diseño modular permite una fácil integración en una gama de vehículos de lanzamiento.

Las pruebas con las estaciones terrestres operativas esperadas comenzaron después de que se completó y entregó la carga útil LN-1. Estas pruebas establecieron con éxito la compatibilidad de RF entre el DSN y la carga útil de LN-1. La demostración confirmó que el DSN es capaz de recibir señales de telecomunicaciones de banda S en todos los modos de funcionamiento previstos. Estos modos son necesarios para analizar la telemetría y los datos de alcance de LN-1.

Esta nueva tecnología y los algoritmos MAPS probados por LN-1 podrían habilitar la futura navegación autónoma en la luna. Las versiones futuras de LN-1 serán desarrolladas por el equipo de MSFC. Proporcionarán una amplia cobertura de la superficie lunar. Mientras esto sucede, la NASA invertirá en instalaciones de comunicaciones y navegación en la órbita de la Luna y áreas cercanas. El desarrollo de esta carga útil posterior se centrará en tres funciones clave: demostrar la navegación entre naves espaciales, garantizar la supervivencia de la noche lunar a bordo de la carga útil y mejorar la madurez de la señal para cumplir con el estándar de interoperabilidad de LunaNet para la integración, las operaciones y la compatibilidad con la fortuna planificada de la NASA.