您的位置:人工智能 > 智能硬件 > 在月球上能“蹭”GPS?中国航天人:这个方法行得通

在月球上能“蹭”GPS?中国航天人:这个方法行得通

【人工智能网】

美国太空网等媒体近日宣布音讯称,为完成重返月球的目标,美国国度航空航天局(NASA)科学家入手下手举行“月球导航”考证。他们示意现在地球轨道上的GPS卫星发射的信号,在月球上可以吸收运用,定位精度能到达200米至300米。

 

在月球上竟能用“蹭”到的GPS信号导航?中国航天科工团体二院研讨员杨宇光对科技日报记者示意:“这个要领行得通。”

 

地球导航卫星信号能让月球“叨光”

 

尽人皆知,导航卫星的信号波束都是朝向地球发射的,想在月球上吸收到导航信号,条件是卫星、地球、月球三者的位置关联满足肯定请求。

 

无妨设想一幅画面:假定导航卫星是一盏灯,从地球“前面”发出圆锥形的光束照向地球,那末当月球运转到地球“斜后方”肯定位置时,就可以被漏过来的光芒照到。

 

杨宇光示意,导航卫星的信号主波束恰是如许一个圆锥形,不仅能掩盖地球,而且局限还稍宽一点。地球挡不住的信号,就可以让月球“叨光”。

 

GPS星座由24颗卫星构成,它们均匀分布在6个轨道面,在间隔地面20200千米高度的中圆轨道上遨游飞翔。应该说,能把信号传向月球的几率并不低,但大概不足以支撑月球上的探测器像在地球一样导航。

 

人人在生活中运用导航软件时都晓得,要完成正肯定位,对能吸收到信号的导航卫星数目有请求,一般最少须要4颗以上卫星。杨宇光说,在航天器定位观点中,这类经由历程吸收多颗卫星信号实时盘算本身位置的体式格局被称作多少定轨。

 

而月球上的航天器明显没法保证能同时“蹭”到4颗GPS卫星信号,这就须要采纳另一种定位体式格局——动力学定轨。杨宇光说,比方月球航天器在1点钟收到了A卫星的信号,2点收到B卫星信号,3点收到C卫星信号……它不大概完成多少定轨,但可以经由历程在一段时候内,收到几颗卫星在某个弧段发来的数据,终究盘算出本身的轨道。只不过这类体式格局消费的时候较长。

 

另外,月球导航面对的中心问题是吸收信号的强度。杨宇光说,GPS卫星距地球2万千米,再到月球,间隔大概到达40万千米摆布,信号已非常微小。因此月球探测器上吸收信号的天线有多大尺寸成为症结。要具有更强的信号吸收才,就须要大天线,但从航天器研制、发射角度来讲,却愿望天线越小越好,个中存在抵牾。

 

不过他以为,这并不是没法霸占的手艺困难,只是要多支付一些价值。

 

专家建议打造“月球导航卫星体系”

 

事实上,自从人类展开航天运动以来,航天器的测轨、定位就必不可少。

 

杨宇光引见说,以探月运动为例,美国阿波罗使命主假如基于地面的测控举行导航定位。我国的嫦娥使命,也是经由历程地面测控定位,连系紫外月球敏感器以及其他传感器完成组合导航。如许的体式格局定位精度并不高,但可以满足绕月或落月历程的须要。

 

近年来,人类重燃探月热忱,其目标也由半世纪前主要服务于政治转向开发月球资本,因此探月运动将越发庞杂。比方NASA正在为宇航员重返月球做准备,其前期使命包含在月球南极四周的火山口中开采冰层,获取水用于生活并分解为燃料所需的氢和氧。将来NASA宇航员还要与前期发送的登月车、补给车、钻井等装备齐集。这都须要具有较为准确的定位才,这也恰是他们愿望应用GPS导航的缘由。

 

记者相识到,实在不光NASA,多国航天专家都在展开月球导航研讨。杨宇光以为,将来完成这一目标最直接有用的门路,是列国协力在近月空间建立时空基准,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,停止现在,人类在探月运动中运用的导航定位手腕结果都不是很好,有的价值也很大,很难满足将来的月球开发须要。假如将来能在月球四周,比方地月拉格朗日1点、2点、月球南北极以及绕月轨道等位置布置几颗导航卫星,就可以够为环月遨游飞翔器和月球着陆器等供应准确的位置、速率信息和时候基准,从而让探月运动越发平安、便利。这也将是将来月球基地建立的主要构成部分。

 

相干链接

 

深空原子钟:让航天器自立导航

 

一般的导航仪让驾驶者随时晓得本身地点方位和车速。在太空中遨游飞翔的太空船、探测器也须要如许的信息。

 

现在这些太空遨游飞翔器依靠地球上的导航器供应信息举行导航。具体来讲, 地面天线经由历程双向中继体系向航天器发送信号,然后航天器把信号发射返来。经由历程丈量信号的往复时候,地面原子钟可以协助肯定航天器的位置。这类导航要领意味着,不管太空探究使命在太阳系中行进至那边,航天器依然像一只被拴在地球上的鹞子,守候来自地球的行进指令,才继承前行。

 

而且这类导航体式格局还面对一个问题——离地球越远信号往返的时候越长,从几分钟至几小时不等。以火星使命为例,信号往返须要40分钟。来自地球的导航数据传输时候很长,会对导航正确性发生不利影响。纵然一秒的误差也大概意味着负担上岸火星使命的航天器将从十几万千米的处所擦过火星。

 

为此,美国国度航空航天局(NASA)推进了深空原子钟的实验,现在深空原子钟已搭乘“猎鹰”重型火箭进入太空。据悉,NASA的深空原子钟对每一秒计量的一致水平大约是GPS卫星上原子钟的50倍——也就是每1000万年才会涌现1秒钟的误差。这类新的原子钟应用带电的汞原子或离子来计时,而现在地球GPS卫星上的原子钟则运用中性的铷原子来计时。因为深空原子钟内部的汞原子带有电荷,它们会被困在电场中,因此没法与其容器壁相互作用;相比之下,GPS原子钟内部的这类相互作用会致使铷原子落空节拍。

 

有了深空原子钟,航天器将用其来丈量追踪信号从地球到达飞船所需的时候,而无需将信号发还地面的原子钟举行丈量,这将使航天器可以推断本身的轨道。

 

能自我定位、自立导航的航天器可以使宇航员在不须要吸收地球指令的状况下,自行穿越太阳系。因为航天器能自我定位,宇航员就可以够越发天真地展开行为,更实时地对不测状况作出反应。

上一篇:解读中兴通讯2019年财报:百亿研发不手软,聚焦5G显成效
下一篇:没有了

您可能喜欢