НАСА расширяет возможности ГНСС
Мы уже касались темы того, как Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) разрабатывает возможность использования сигналов созвездий ГНСС на больших высотах. Эти сигналы, которые на Земле служат для навигации и критически важных приложений синхронизации, могут предоставить данные о времени и навигации лунной миссии Artemis. Для этой цели разрабатывает технологии программа НАСА по космической связи и навигации – SCaN.
Ключом к реализации этой цели может стать функциональная совместимость группировок ГНСС. В мире существует шесть группировок ГНСС, которые предоставляют услуги определения местоположения, навигации и синхронизации (PNT), каждая из разных стран мира. Четыре группировки, управляемые Россией, США, Европейским союзом и Китаем, обеспечивают глобальное покрытие. Две других, обслуживаемые Индией и Японией, обеспечивают региональное покрытие.
Использование одновременно нескольких созвездий обеспечивает большую доступность сигнала, что может означать повышение точности навигации и синхронизации для спутников. Это может быть особенно полезным для космических аппаратов на больших высотах, где в целом сигналы ГНСС не такие мощные.
Однако у каждого созвездия есть свой уникальный дизайн. Это создаёт проблемы для инженеров, пытающихся разработать системы с несколькими ГНСС, которые используют преимущества нескольких созвездий.
SCaN поддерживает ряд лётных экспериментов, которые помогут развить возможности использования сразу нескольких ГНСС для космических аппаратов. Один из таких примеров – Bobcat-1, разработанный Исследовательским центром Гленна и Университете Огайо.
Bobcat-1 был выбран проектом CubeSat Launch Initiative в 2018 году для изучения сигналов ГНСС с высоты 250 миль. Небольшой спутник запущен к МКС на борту космического корабля Northrop Grumman Cygnus 2 октября 2020 года.
5 ноября космическая станция выпустила CubeSat в космос. Космический аппарат будет находиться на орбите около девяти месяцев, измеряя сигналы от различных ГНСС. Инженеры будут использовать эти измерения, чтобы лучше понять характеристики ГНСС, уделяя особое внимание изменениям времени между созвездиями.
«Пользователи ГНСС на больших высотах видят меньше спутников. Смещение во времени между созвездиями может быть измерено с помощью CubeSat и предоставлено этим пользователям для улучшения их позиционирования», – заявил соучредитель Bobcat Фрэнк Ван Грасс из Университета Огайо.
Bobcat-1 создан на базе испытательного стенда SCaN, который демонстрировал возможности нескольких ГНСС на космической станции с 2012 по 2019 год. Приёмник GPS и Galileo для МКС (GARISS) – инструмент, разработанный в рамках сотрудничества НАСА и ЕКА (Европейское космическое агентство) – получал сигналы как от GPS, так и от Galileo.
SCaN TestBed также заложила основу для эксперимента с лунным приёмником ГНСС – LuGRE коммерческой полезной нагрузки Lunar Payload Services, разрабатываемой в сотрудничестве с Итальянским космическим агентством. Полезная нагрузка будет получать сигналы как от GPS, так и от Galileo, и, как ожидается, получит определение местоположения ГНСС на поверхности Луны.
В то время как инженеры НАСА разрабатывают технологии, необходимые для навигации по нескольким ГНСС на всё больших высотах, команда проекта работает с заинтересованными сторонами в правительстве США и во всём мире над улучшением совместимости ГНСС в политической сфере.
Космическое агентство США недавно работало над публикацией диаграмм направленности антенн со спутников GPS, запущенных между 1997 и 2000 годами, в сотрудничестве с Космическими силами, Береговой охраной и компанией Lockheed Martin, построившей спутники. Также команда PNT работает над облегчением публикации диаграмм направленности антенн для новых спутников GPS. С этими данными разработчики миссий смогут лучше оценить эффективность ГНСС на высокой околоземной орбите и в лунном пространстве.
