Wenn Mitte Februar die zweite CLPS-Lieferung (Commercial Lunar Payload Services) zum Mond startet, werden die NASA-Nutzlasten ein Experiment umfassen, das die Art und Weise verändern könnte, wie menschliche Entdecker, Rover und Raumschiffe unabhängig voneinander ihren genauen Standort auf dem Mond und in cis verfolgen -Mondraum.
Das Lunar Node-1-Experiment (LN-1) demonstriert autonome Navigation und ist ein Funkfeuer, das präzise Geolokalisierungs- und Navigationsbeobachtungen für Lander, Oberflächeninfrastrukturen und Astronauten unterstützen und deren Positionen auf dem Mond im Verhältnis zu anderen Raumfahrzeugen am Boden digital bestätigen soll Stationen oder Rover unterwegs. Diese Funkbaken können auch im Weltraum eingesetzt werden, um Orbitalmanöver zu unterstützen und Lander zu einer erfolgreichen Landung auf der Mondoberfläche zu führen.
„Stellen Sie sich vor, Sie erhalten eine Bestätigung von einem Leuchtturm an der Küste, der Sie sich nähern, anstatt auf die Nachricht vom Heimathafen zu warten, den Sie Tage zuvor verlassen haben“, sagte Evan Anzalone, leitender Forscher von LN-1 und Navigationssystemingenieur beim Marshall Space Flight der NASA Zentrum in Huntsville, Alabama.
„Wir wollen ein Mondnetzwerk aus Leuchttürmen schaffen, das nachhaltige, lokalisierte Navigationsressourcen bietet, die es Mondfahrzeugen und Bodenteams ermöglichen, ihre Position schnell und genau zu bestätigen, anstatt sich auf die Erde zu verlassen.“
Das System ist für den Betrieb als Teil einer umfassenderen Navigationsinfrastruktur konzipiert und wird von einer Reihe von Satelliten in der Mondumlaufbahn verankert, die im Rahmen des Lunar Communications Relay and Navigation Systems-Projekts der NASA beschafft werden. Zusammen würden zukünftige Versionen von LN-1 von LunaNet definierte Standards nutzen, um interoperable Navigationsreferenzsignale von Oberflächenbaken und Orbitalanlagen bereitzustellen.
Derzeit ist die Navigation über die Erde hinaus stark auf Punkt-zu-Punkt-Dienste angewiesen, die vom Deep Space Network der NASA bereitgestellt werden, einem internationalen Verbund riesiger Radioantennen, die Positionsdaten an interplanetare Raumfahrzeuge übertragen, um diese auf Kurs zu halten. Diese Messungen werden typischerweise zur Erde zurückgeleitet und am Boden verarbeitet, um Informationen an das fahrende Fahrzeug zurückzusenden.
Bildnachweis: NASA
Aber wenn bei Orbitalmanövern oder bei Forschern, die unbekannte Bereiche der Mondoberfläche durchqueren, Sekunden zählen, biete LN-1 eine rechtzeitige Verbesserung, sagte Anzalone.
Das CubeSat-große Experiment ist eine von sechs Nutzlasten, die im NASA-Liefermanifest für Intuitive Machines of Houston enthalten sind und mit einer SpaceX Falcon 9 von Cape Canaveral, Florida, aus gestartet werden. Der als IM-1 bezeichnete Start ist der erste des Unternehmens im Rahmen der CLPS-Initiative der NASA, die die industrielle Entwicklung, Erprobung und den Start kleiner Roboterlander und Rover zur Unterstützung der Artemis-Kampagne der NASA überwacht.
Der Nova-C-Lander soll in der Nähe von Malapert A landen, einem Mondeinschlagskrater in der Südpolregion des Mondes.
LN-1 basiert auf einer vernetzten Computernavigationssoftware namens MAPS (Multi-spacecraft Autonomous Positioning System). MAPS wurde von Anzalone und Forschern der NASA Marshall entwickelt und 2018 erfolgreich auf der Internationalen Raumstation mithilfe des Weltraumkommunikations- und Navigationsteststands der NASA getestet.
Ingenieure der NASA Marshall führten das gesamte Strukturdesign, die Entwicklung thermischer und elektronischer Systeme sowie die Integrations- und Umwelttests von LN-1 im Rahmen des von der NASA bereitgestellten Lunar Payloads-Projekts durch, das vom Science Mission Directorate der Agentur finanziert wurde.
Anzalone und sein Team lieferten die Nutzlast im Jahr 2021, nachdem sie den Bau der Nutzlast während der COVID-Pandemie durchgeführt hatten. Seitdem haben sie die Betriebsabläufe verfeinert, gründliche Tests des integrierten Flugsystems durchgeführt und im Oktober 2023 die Installation von LN-1 auf dem Lander von Intuitive Machines überwacht.
Die Nutzlast wird während der Reise zum Mond jeden Tag kurzzeitig Informationen übermitteln. Nach der Mondlandung führt das LN-1-Team eine vollständige Systemüberprüfung durch und beginnt innerhalb von 24 Stunden nach der Landung mit dem kontinuierlichen Betrieb.
Das Deep Space Network der NASA wird seine Übertragungen empfangen, Telemetrie-, Doppler-Tracking- und andere Daten erfassen und sie an die Erde zurückleiten. Forscher am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, und an der Morehead State University in Morehead, Kentucky, werden außerdem die Übertragungen von LN-1 während der gesamten Mission überwachen, die etwa zehn Tage dauern soll.
Sobald sich die Technologie bewährt und die Infrastruktur erweitert hat, geht Anzalone davon aus, dass sich LN-1 von einem einzelnen Leuchtturm an der Mondküste zu einem Schlüsselelement einer viel umfassenderen Infrastruktur entwickeln und der NASA dabei helfen wird, ihr Navigationssystem zu etwas zu entwickeln, das eher einem geschäftigen Betrieb ähnelt Metropolen-U-Bahn-Netz, bei dem jeder Zug auf seiner komplexen Strecke in Echtzeit verfolgt wird.
„Raumschiffe, Oberflächenfahrzeuge, Basislager und Forschungsgrabungen, sogar einzelne Astronauten auf der Mondoberfläche“, sagte Anzalone. „LN-1 könnte sie alle verbinden und ihnen helfen, genauer zu navigieren und so ein zuverlässiges, autonomeres Mondnetzwerk zu schaffen.“
Marshalls LN-1-Team diskutiert bereits zukünftige Mond-Mars-Anwendungen für LN-1 mit dem SCaN-Programm (Space Communications and Navigation) der NASA, das mehr als 100 NASA- und Partnermissionen überwacht. Sie beraten sich auch mit JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) und ESA (Europäische Weltraumorganisation) und unterstützen die Bemühungen, Raumfahrtnationen über eine vernetzte, interoperable globale Architektur zu vereinen.
„Letztendlich werden dieselben Technologien und Anwendungen, die wir auf dem Mond erproben, auch auf dem Mars von entscheidender Bedeutung sein und die nächsten Generationen menschlicher Entdecker auf ihrem Weg ins Sonnensystem sicherer und unabhängiger machen“, sagte Anzalone.
Die CLPS-Initiative der NASA ermöglicht es der NASA, einen kompletten kommerziellen Roboter-Mondlieferdienst von führenden Auftragnehmern der Luft- und Raumfahrtindustrie zu kaufen. Der Anbieter ist für die Startdienste verantwortlich, besitzt das Design des Landers und leitet den Landebetrieb.