Mảng phản xạ tia laser
Được bảo vệ trong nhiều lớp bao bì với ‘đồng hồ chống sốc’ ở ba chiều trong hộp vận chuyển, để phát hiện bất kỳ xử lý thô bạo nào, Mảng phản xạ tia laser của NASA, LRA, đã được chuyển giao thành công cho Surrey Satellite Technology Ltd, SSTLở Guildford, Vương quốc Anh.
Sau khi giải nén và tuân theo các quy trình đã thiết lập, một cuộc kiểm tra trực quan của LRA đã được ESA, NASA và SSTL cùng thực hiện, xác nhận rằng không có vết xước và vết nứt trong quang học. Do đó, thiết bị được ESA chính thức chấp nhận vào ngày 4 tháng 11 năm 2022 và được chuyển cho SSTL để tích hợp trên tàu vũ trụ cỡ máy giặt của họ, dự kiến sẽ được phóng vào năm 2025.
Người tìm đường mặt trăng
SSTL’s Người tìm đường mặt trăng sẽ đóng vai trò như một vệ tinh chuyển tiếp viễn thông cho các sứ mệnh tương lai lên Mặt trăng, với ESA là khách hàng cốt lõi, trong khi NASA cũng sẽ sử dụng các dịch vụ của mình để đổi lấy việc đưa Lunar Pathfinder lên quỹ đạo Mặt trăng thông qua Dịch vụ Tải lên Mặt trăng Thương mại của mình (CLPS) sáng kiến.
Javier Ventura giải thích: “Giao hàng hôm nay là một yếu tố bổ sung của sự hợp tác ESA-NASA độc đáo này, bao gồm chiến dịch thử nghiệm trên quỹ đạo để chứng minh việc sử dụng tín hiệu điều hướng vệ tinh trong quỹ đạo mặt trăng và phạm vi laser để xác thực các bản sửa lỗi định vị satnav tiên phong này. Traveset, lãnh đạo Văn phòng Khoa học Điều hướng Galileo của ESA và điều phối các hoạt động điều hướng mặt trăng của ESA.
Đội giám sát việc giao hàng
Ngày nay, việc theo dõi một tàu vũ trụ trong quỹ đạo Mặt Trăng đòi hỏi nhiều trạm mặt đất thực hiện các hoạt động vô tuyến. Lunar Pathfinder sẽ sử dụng bộ phát đáp băng tần X tiêu chuẩn cho mục đích này, nhưng ngoài ra sẽ mang theo bộ thu Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu NaviMoon của ESA.
Để đạt được các sửa chữa vị trí từ Galileo và GPS cho đến nay trong không gian đòi hỏi kỹ thuật xử lý tín hiệu và kỹ thuật khéo léo, bởi vì tín hiệu mở rộng ra quỹ đạo mặt trăng yếu hơn hàng triệu lần so với tín hiệu chúng ta nhận được bằng điện thoại thông minh hoặc ô tô. Nhưng thành công sẽ có nghĩa là các sứ mệnh Mặt trăng trong tương lai có thể tự lái một cách hiệu quả – tự động cố định vị trí của chúng bằng GNSS hơn 100m, một mức độ cải thiện đáng kể so với phạm vi vô tuyến hiện tại – đồng thời bỏ qua việc sử dụng cơ sở hạ tầng mặt đất tốn kém.
ESA’s NaviMoon sẽ sửa các tín hiệu Galileo và GPS từ quỹ đạo Mặt Trăng
Javier cho biết thêm: “Cả ESA và NASA đều rất quan tâm đến việc khai thác dữ liệu LRA bằng máy thu satnav NaviMoon của chúng tôi, cho phép kiểm tra chéo các bản sửa lỗi định vị trên khoảng cách cislunar và mở ra các khả năng mới trong trắc địa mặt trăng. Những thử nghiệm này cũng sẽ cung cấp một kiến thức công nghệ rất có giá trị cho sáng kiến Moonlight của ESA, sáng kiến này sẽ cung cấp trước cuối thập kỷ này một mạng lưới liên lạc và vệ tinh điều hướng tự trị hỗ trợ khám phá Mặt Trăng ”.
Máy phản xạ laser là công nghệ vũ trụ đã được thành lập, thường được sử dụng để xác định chính xác quỹ đạo của các vệ tinh xung quanh Trái đất. Bằng cách đo thời gian bay của các xung laser truyền từ Trái đất đến vệ tinh và quay trở lại, có thể tính được khoảng cách chính xác của nó – dọc theo các đường giống như phạm vi dựa trên sóng vô tuyến, nhưng đạt được độ chính xác cao hơn nhiều do bước sóng ánh sáng ngắn.
Các hình khối góc tạo nên mảng Retroreflector Array
Về cách tiếp cận, chúng giống như ‘mắt mèo’ được nhân đôi được gắn trong đường ô tô để phản xạ ánh sáng chính xác trở lại nguồn của nó, nhờ thiết lập phản xạ bên trong phức tạp – tổng cộng 48 ‘hình khối góc’ trong trường hợp của LRA, được đặt riêng lẻ và nghiêm ngặt được kiểm tra và đo lường trong phòng thí nghiệm. Hiệu suất quang học của mảng được đo chính xác ở Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA.
Với kích thước của một chiếc máy tính xách tay, LRA được sản xuất cho NASA bởi KBRdựa trên một LRA trước đó đã bay trên Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng của NASA (LRO). Stephen Merkowitz, Giám đốc Dự án Trắc địa Không gian của NASA, cho biết: “LRA này lớn hơn và sẽ trả lại ánh sáng laser nhiều hơn 12 lần so với ánh sáng trên LRO vì nó có 48 hình khối góc với đường kính 4 cm, so với 12 hình khối phản xạ của LRO tại Đường kính 3 cm. Cơ hội này sau đó là khá duy nhất. “
Laser khác nhau của Tenerife
Lunar Pathfinder sẽ quay quanh quỹ đạo ‘Lunar Frozen Orbit’ có hình elip cao, được thiết kế để tối ưu hóa phạm vi bao phủ trên Nam Cực của Mặt trăng, trọng tâm chính của các nỗ lực khám phá trong tương lai. Đối với cuộc trình diễn này, vệ tinh Lunar Pathfinder sẽ được định hướng lại trên quỹ đạo, thường là trong thời gian thử nghiệm liên tục kéo dài 5 ngày, để LRA, ăng-ten thu NaviMoon và bộ phát đáp X-Band, tất cả đều nằm trên cùng một bảng điều khiển của vệ tinh , cùng nhau hướng về Trái đất. Điều này sẽ tối đa hóa các màn trình diễn có thể đạt được và khả năng hiển thị chung của ba kỹ thuật trắc địa này, sẽ được sử dụng đồng thời lần đầu tiên trên quỹ đạo Mặt Trăng.
Dịch vụ chiếu tia laser quốc tế hiện có bốn trạm có khả năng phát tia laser đến khoảng cách mặt trăng, ba trạm có trụ sở ở Châu Âu (Grasse, Wetzel và Matera) và một ở Hoa Kỳ (Apache Point). Ngoài ra, ESA cũng đang xem xét việc sử dụng Trạm đo laser dựa trên Tenerife của riêng mình, hiện đang được nâng cấp.
Lunar Pathfinder sẽ chuyển tiếp thông tin liên lạc từ các nhiệm vụ quỹ đạo và bề mặt
Bước tiếp theo, LRA sẽ trải qua quá trình kiểm tra cuối cùng tại SSTL trước khi được tích hợp vào Lunar Pathfinder – phải được trang bị và căn chỉnh chính xác để tối đa hóa độ chính xác của vị trí.
Lily Forward, Kỹ sư Hệ thống Tìm kiếm Mặt trăng của SSTL, cho biết: “Đây là phần cứng bay đầu tiên của SSTL dành cho Máy tìm kiếm Mặt trăng và là kết quả của sự hợp tác tuyệt vời giữa ESA, NASA và SSTL. Tất cả chúng tôi đều háo hức đưa thử nghiệm đa dạng này vào thử nghiệm sau khi Lunar Pathfinder của SSTL ra mắt. “
Sau đó, trong thập kỷ tới, các vệ tinh chuyên dụng của Ánh trăng và cuối cùng là phần cứng bổ sung trên bề mặt Mặt trăng sẽ thiết lập một cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc và điều hướng chung cho tất cả các sứ mệnh trên Mặt trăng, đưa Mặt trăng đến gần Trái đất một cách hiệu quả về mặt thực tế, khiến nó trở thành lục địa thứ tám của hành tinh chúng ta.
Moonlight đang được trình bày cho các bộ trưởng không gian của Châu Âu để phê duyệt tại Hội đồng của ESA ở cấp Bộ trưởng tại Paris vào ngày 22-23 tháng 11.
Sáng kiến Moonlight của ESA là gì?