In questa immagine, l'astronauta dell'Apollo 11 Buzz Aldrin trasporta due componenti del pacchetto Early Apollo Scientific Experiments (EASEP) sulla superficie della Luna. Il Passive Seismic Experiments Package (PSEP) è nella sua mano sinistra; e nella sua mano destra c'è il Laser Ranging Retro-Reflector (LR3). Credito:NASA
La NASA fornirà al prossimo satellite Lunar Pathfinder dell'Agenzia spaziale europea (ESA) una serie di riflettori laser, dispositivi a specchio che riflettono la luce alla fonte. I catadiottri convalideranno le capacità di navigazione che saranno fondamentali per le missioni Artemis e la futura esplorazione lunare.
"La missione Lunar Pathfinder dell'ESA aiuterà a verificare le prestazioni delle nuove tecniche di navigazione lunare in fase di sviluppo presso la NASA", ha affermato JJ Miller, vicedirettore delle politiche e delle comunicazioni strategiche per il programma Space Communications and Navigation (SCaN) della NASA presso la sede centrale della NASA a Washington. "Questo progetto si basa sulla lunga collaborazione tra la NASA e l'ESA nell'ambito dell'International Committee on Global Navigation Satellite Systems (ICG), un forum delle Nazioni Unite che si concentra sulla garanzia dell'interoperabilità tra i fornitori di servizi GNSS"
I sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) sono le costellazioni di satelliti comunemente utilizzate per i servizi di posizione, navigazione e cronometraggio sulla Terra. Il GPS, la costellazione GNSS gestita dalla US Space Force, è quella che molti americani conoscono e utilizzano quotidianamente.
La navicella spaziale Lunar Pathfinder ospiterà un dispositivo che testa le capacità GNSS utilizzate da molti per navigare sulla Terra, per navigare in orbita lunare. Lo strumento, NaviMoon, riceverà segnali dal GPS, la costellazione GNSS statunitense e da Galileo, la costellazione GNSS europea.
Un grafico che dettaglia le diverse aree di copertura GNSS. Credito:NASA/Danny Baird
Le missioni ad alta quota, come Lunar Pathfinder sulla luna, ricevono segnali GNSS che oltrepassano il confine terrestre dai satelliti GNSS sul lato opposto del pianeta. La NASA ha navigato con questi deboli segnali fino a metà strada verso la luna e prevede di farlo sulla superficie lunare con un'imminente consegna di servizi di carico utile lunare commerciale assegnata alla Firefly Aerospace di Cedar Park, in Texas. Il lander consegnerà un carico utile sperimentale, il Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), sviluppato in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI).
"Lunar Pathfinder e LuGRE stanno entrambi compiendo passi importanti per rendere l'uso operativo del GNSS sulla luna una realtà", ha affermato Joel Parker, investigatore principale di LuGRE presso la NASA Goddard. "Convalidando il GNSS a segnale debole per le future missioni lunari, forniremo nuove capacità di navigazione in tempo reale a bordo sulla luna e intorno alla luna utilizzando i sistemi e la tecnologia esistenti."
Facendo rimbalzare i laser sui catadiottri di Lunar Pathfinder, gli ingegneri possono convalidare le prestazioni del GNSS a distanze estreme. La conferma delle prestazioni dei ricevitori GNSS a segnale debole rispetto a tecniche di portata laser collaudate aiuterà le missioni ad abbracciare operativamente la navigazione GNSS lunare.
"La portata del laser satellitare è uno dei metodi più accurati che abbiamo per misurare la distanza tra un veicolo spaziale e la Terra", ha affermato A.J. Oria, esperta SCAN GNSS presso la sede della NASA. "Fornisce un eccellente riferimento per mostrare quanto siano efficaci i metodi più recenti come il GNSS a segnale debole nel determinare la posizione del veicolo spaziale."
Una delle stazioni laser della NASA che verranno utilizzate per il raggio d'azione con Lunar Pathfinder si trova presso l'Apache Point Observatory nel New Mexico. La stazione di Apache Point (nella foto qui) si estende regolarmente ai catadiottri sulla superficie lunare con una precisione millimetrica. Credito:NASA/Osservatorio Apache Point
Un riflettore laser è un tipo speciale di specchio che fa rimbalzare la luce laser verso la sua sorgente, a differenza di uno specchio normale che fa rimbalzare la luce ad angolo. Nel raggio laser satellitare, un laser trasmesso da un telescopio sulla Terra raggiunge un riflettore su un veicolo spaziale o un corpo celeste e il riflettore fa rimbalzare la luce al telescopio.
Misurando il tempo in cui un impulso laser lascia il telescopio e il tempo in cui arriva l'impulso di ritorno, ingegneri e scienziati possono calcolare distanze precise tra l'oggetto e una stazione terrestre. La portata del laser è più precisa rispetto a metodi simili che utilizzano le onde radio perché la lunghezza d'onda della luce laser è molto più breve.
"Per convalidare le prestazioni di segnali GNSS deboli:se tutto ciò che hai sono dati di tracciamento radio a terra, stai fondamentalmente confrontando una tecnica radio con un'altra tecnica radio. Non otterrai alcun tipo di precisione", ha affermato Stephen Merkowitz, Space Geodesia Project manager presso la NASA Goddard. "Aggiungendo la portata laser, hai una tecnica incredibilmente precisa ed è stata verificata in modo indipendente negli ultimi 50 anni". + Esplora ulteriormente
