A NASA kereskedelmi célú holdi hasznos teher szolgáltatásának (Commercial Lunar Payload Services) kezdeményezésén keresztül a texasi Cedar Parkban működő Firefly Aerospace kísérleti jelleggel műholdas navigáció, és helymeghatározás tesztelésére szánt eszközt szállít a Hold Mare Crisium medencéjébe. A NASA Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) küldetés keretében a holdi navigációt és helymeghatározást fogják tesztelni, amely a Föld globális navigációs műholdrendszer (global navigation satellite system – GNSS) jeleit használja először a Holdon. A GNSS a Földön helymeghatározásra, navigációra és időmérésre általánosan használt műholdkonstellációkra utal. Ennek része többek között az Egyesült Államok globális helymeghatározó rendszere (GPS), az orosz globális navigációs műholdrendszer (GLONASS), a kínai BeiDou navigációs műholdrendszer és az Európai Unió Galileo.
A LuGRE – amelyet az Olasz Űrügynökséggel (ASI) partnerségben fejlesztettek ki – mind az amerikai GPS, mind pedig az európai GNSS-konstelláció, a Galileo jeleit fogadja majd, és ezek alapján kiszámítja az első GNSS alapú helymeghatározást a Hold felé tartó út során és a Hold felszínén. Ez azt jelenti, hogy a GNSS eredeti céljainak határait feszegetik, azaz a földi, légi és tengeri felhasználók számára nyújtott szolgáltatások biztosítására épített rendszerek hatókörét terjesztik ki a rendkívül gyors ütemben növekvő űrszektorra is. A mostani nem az első alkalom, hogy a világűrben alkalmazzák a műholdas navigációt. A Földünkhöz közeli missziók már régóta támaszkodnak a GNSS-re a navigáció és az időmérés során. A GNSS Space Service Volume elnevezésű rendszer körülbelül 2900 km-től 35 400 km-es magasságig terjed. Az itt zajló küldetések olyan jeleket fogadnak, amelyek a bolygó túlsó oldalán lévő GNSS-műholdakról a bolygónk peremén túlra jutnak. Az első ilyen kísérletek az új évezred hajnalán történtek, azóta pedig számos küldetés megbízhatóan használta a GNSS-t navigációs céllal.
A GNSS lefedettség különböző területeit bemutató grafikon. – Kép forrása: NASA/Danny Baird
2016-ban a NASA Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) nevű missziója a GPS-t rekordmagasságú, 70 000 km-es távolságban alkalmazta operatívan a Földtől, majd 2019-ben az MMS megdöntötte saját rekordját, amikor bolygónktól 187 100 km-re, majdnem a Föld-Hold távolságának felénél – rögzítette a GPS segítségével a helyzetét.
Ilyen extrém magasságokban a küldetéseknek rendkívül érzékeny GNSS-vevőkre van szükségük. A LuGRE küldetés egy speciális gyenge jelű vevőt fog használni, amelyet a Qascom, egy űrkiberbiztonságra és műholdas navigációs biztonsági megoldásokra szakosodott olasz vállalat fejlesztett ki, amelyet az ASI finanszírozott.
Jelenleg a LuGRE tesztelése zajlik, hogy felkészüljenek a Firefly „Blue Ghost” leszállóegységre történő integrálására. A startot jelenleg legkorábban 2024-re tervezik.
A LuGRE a többhetes holdi repülés során GNSS-jeleket fog gyűjteni és navigációs kísérleteket fog végezni különböző magasságokban, és Hold körüli pályán. A leszállást követően a LuGRE megkezdi a 12 naposra tervezett adatgyűjtést, melyet akár meg is hosszabbíthatnak.
A küldetés célja a GNSS-alapú navigációs képességek további fejlesztésének ösztönzése a Hold közelében és a Holdon. Ezek a képességek kulcsfontosságú lépést jelentenek a LunaNet kiépítése felé, amely egy olyan architektúra, amely az együttműködő hálózatokat zökkenőmentes holdi kommunikációs és navigációs szolgáltatásokká egyesíti.
A LuGRE fantáziarajza. – Kép forrása: NASA/Dave Ryan