美国太空网等媒体近日发布动静称，为完成重返月球的方针，美国国度航空航天局（NASA）迷信家起头入行“月球导航”验证。他们暗示今朝地球轨道上的GPS卫星发射的旌旗灯号，在月球上可以接管使用，定位精度能到达200米至300米。
在月球上竟能用“蹭”到的GPS旌旗灯号导航？中国航天科工团体二院研究员杨宇光对科技日报记者暗示：“这个方式行患上通。”
地球导航卫星旌旗灯号能让月球“叨光”
尽人皆知，导航卫星的旌旗灯号波束都是朝向地球发射的，想在月球上接管到导航旌旗灯号，条件是卫星、地球、月球三者的位置瓜葛知足必定要求。
无妨想象一幅画面：假如导航卫星是一盏灯，从地球“后面”收回圆锥形的光束照向地球，那末当月球运转到地球“斜后方”必定位置时，就能被漏过来的光芒照到。
杨宇光暗示，导航卫星的旌旗灯号主波束恰是如许一个圆锥形，不仅能笼盖地球，并且范畴还稍宽一点。地球挡不住的旌旗灯号，就能让月球“叨光”。
GPS星座由24颗卫星构成，它们平均散布在6个轨道面，在间隔高空20200千米高度的中圆轨道上飞翔。应当说，能把旌旗灯号传向月球的几率其实不低，但可能有余以支撑月球上的探测器像在地球同样导航。
年夜家在糊口中使用导航软件时都知道，要完成正确定位，对能接管到旌旗灯号的导航卫星数目有要求，凡是至少必要4颗以上卫星。杨宇光说，在航天器定位观点中，这类经由过程接管多颗卫星旌旗灯号及时计较本身位置的方法被称作几何定轨。
而月球上的航天器显然没法包管能同时“蹭”到4颗GPS卫星旌旗灯号，这就必要采纳另外一种定位方法——能源学定轨。杨宇光说，好比月球航天器在1点钟收到了A卫星的旌旗灯号，2点收到B卫星旌旗灯号，3点收到C卫星旌旗灯号……它不成能完成几何定轨，但可以经由过程在一段时间内，收到几颗卫星在某个弧段发来的数据，终极计较出本身的轨道。只不外这类方法耗费的时间较长。
别的，月球导航面对的焦点问题是接管旌旗灯号的强度。杨宇光说，GPS卫星距地球2万千米，再到月球，间隔可能到达40万千米摆布，旌旗灯号已经经十分强劲。是以月球探测器上接管旌旗灯号的天线有多年夜尺寸成为关头。要具有更强的旌旗灯号接管才能，就必要年夜天线，但从航天器研制、发射角度来讲，却但愿天线越小越好，此中存在矛盾。
不外他认为，这并不是没法攻克的技能难题，只是要多支出一些价格。
专家建议打造“月球导航卫星体系”
究竟上，自从人类展开航天勾当以来，航天器的测轨、定位就必不成少。
杨宇光先容说，以探月勾当为例，美国阿波罗使命次要是基于高空的测控入行导航定位。我国的嫦娥使命，也是经由过程高空测控定位，连系紫外月球敏感器和其余传感器完成组合导航。如许的方法定位精度其实不高，但可以知足绕月或者落月进程的必要。
比年来，人类重燃探月热心，其目的也由半世纪前次要服务于政治转向开发月球资本，是以探月勾当将更为繁杂。比方NASA正在为宇航员重返月球做筹备，其后期使命包含在月球南极四周的火山口中开采冰层，获取水用于糊口并分化为燃料所需的氢以及氧。将来NASA宇航员还要与后期发送的登月车、补给车、钻井等装备汇合。这都必要具有较为切确的定位才能，这也恰是他们但愿操纵GPS导航的缘由。
记者领会到，并不光NASA，多国航天专家都在展开月球导航研究。杨宇光认为，将来完成这一目的最间接有用的路径，是列国协力在近月空间建设时空基准，具有定位、授时功用。简言之，就是打造一套“月球导航卫星体系”。
他说，截至今朝，人类在探月勾当中使用的导航定位手腕结果都不是很好，有的价格也很年夜，很难知足将来的月球开发必要。若是将来能在月球四周，比方地月拉格朗日1点、2点、月球南北极和绕月轨道等位置摆设几颗导航卫星，就可以为环月飞翔器以及月球着陆器等提供切确的位置、速率信息以及时间基准，从而让探月勾当加倍平安、便捷。这也将是将来月球基地建设的首要构成部门。
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深空原子钟：让航天器自立导航
平凡的导航仪让驾驶者随时知道本身所在方位以及车速。在太空中飞翔的太空舟、探测器也必要如许的信息。
今朝这些太空飞翔器依赖地球上的导航器提供信息入行导航。详细来讲， 高空天线经由过程双向中继体系向航天器发送旌旗灯号，然后航天器把旌旗灯号发射归来。经由过程丈量旌旗灯号的来回时间，高空原子钟可以匡助肯定航天器的位置。这类导航方式象征着，不管太空探索使命在太阳系中行入至那边，航天器依然像一只被拴在地球上的鹞子，期待来自地球的行入指令，能力继续前行。
并且这类导航方法还面对一个问题——离地球越遥旌旗灯号往返的时间越长，从几分钟至几小时不等。以火星使命为例，旌旗灯号往返必要40分钟。来自地球的导航数据传输时间很长，会对导航正确性发生晦气影响。即便一秒的偏差也可能象征着肩负登岸火星使命的航天器将从十几万千米之处擦过火星。
为此，美国国度航空航天局（NASA）推动了深空原子钟的实验，今朝深空原子钟已经经搭乘“猎鹰”重型火箭入进太空。据悉，NASA的深空原子钟对每一一秒计量的一致水平年夜约是GPS卫星上原子钟的50倍——也就是每一1000万年才会泛起1秒钟的误差。这类新的原子钟操纵带电的汞原子或者离子来计时，而今朝地球GPS卫星上的原子钟则使用中性的铷原子来计时。因为深空原子钟外部的汞原子带有电荷，它们会被困在电场中，于是没法与其容器壁互相作用；相比之下，GPS原子钟外部的这类互相作用会致使铷原子失往节拍。
有了深空原子钟，航天器将用其来丈量追踪旌旗灯号从地球抵达飞舟所需的时间，而无需将旌旗灯号发还高空的原子钟入行丈量，这将使航天器可以或许果断本身的轨道。
能自我定位、自立导航的航天器可使宇航员在不必要接管地球指令的环境下，自行穿梭太阳系。因为航天器能自我定位，宇航员就能够加倍机动地展开举措，更实时地对不测环境作出反响。