NASAs LEGS kann mehr als nur Erdbewohnern dabei helfen, sich auf dem Planeten fortzubewegen. Drei Lunar Exploration Ground Sites (LEGS) werden die Kommunikationsdienste des Near Space Network und die Unterstützung der Artemis-Kampagne der NASA verbessern.
Das Space Communications and Navigation (SCaN)-Programm der NASA unterhält die beiden wichtigsten Kommunikationsnetzwerke der Agentur – das Deep Space Network und das Near Space Network, die es Satelliten im Weltraum ermöglichen, Daten zur Untersuchung und Entdeckung zur Erde zu senden.
Mithilfe von Antennen rund um den Globus fangen diese Netzwerke Signale von Satelliten ein, sammeln Daten und ermöglichen es Navigationsingenieuren, die Mission zu verfolgen. Bei der ersten Artemis-Mission arbeiteten diese Netzwerke im Tandem, um die Mission auf ihrer 25-tägigen Reise um den Mond zu unterstützen. Dasselbe werden sie auch bei der kommenden Artemis-II-Mission tun.
Um die Mond-Mars-Initiative der NASA zu unterstützen, fügt die NASA dem Near Space Network drei neue LEGS-Antennen hinzu. Da die NASA daran arbeitet, eine menschliche Präsenz auf dem Mond aufrechtzuerhalten, wird die Kommunikations- und Navigationsunterstützung für den Erfolg jeder Mission von entscheidender Bedeutung sein. Die LEGS-Antennen werden die späteren Artemis-Missionen und begleitende Missionen wie das bemannte Landesystem, das Mondgeländefahrzeug und Gateway direkt unterstützen.
„Eines der Hauptziele von LEGS ist die Entlastung des Deep Space Network“, sagte TJ Crooks, LEGS-Projektmanager am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Das Near Space Network und seine neuen LEGS-Antennen werden sich auf Mondmissionen konzentrieren, während das Deep Space Network Missionen weiter draußen im Sonnensystem unterstützen kann – wie das James Webb Space Telescope und die interstellaren Voyager-Missionen.“
Das Near Space Network stellt Kommunikations- und Navigationsdienste für Missionen in Entfernungen von der Erde bis zu 1,9 Millionen Kilometern bereit – dazu zählen Mond und die Lagrange-Punkte 1 und 2 zwischen Sonne und Erde. Der Mond und die Lagrange-Punkte sind eine gemeinsame Region mit dem Deep Space Network, das Dienste für Missionen dorthin und weiter draußen im Sonnensystem bereitstellen kann.
Die LEGS-Antennen mit einem Durchmesser von 20 Metern werden strategisch über den Globus verteilt. Diese globale Platzierung stellt sicher, dass der Mond, wenn er an einer Station untergeht, in der Sicht einer anderen aufgeht. Da der Mond ständig in Sichtweite ist, kann das Near Space Network die Mondoperationen kontinuierlich unterstützen.
Wie es funktioniert
Während ein Satellit den Mond umkreist, kodiert er seine Daten in ein Hochfrequenzsignal. Wenn eine LEGS-Antenne in Sicht kommt, sendet dieser Satellit (oder Rover usw.) das Signal an eine LEGS-Antenne. Diese Daten werden dann an Missionsbetreiber und Wissenschaftler auf der ganzen Welt weitergeleitet, die Entscheidungen über den Zustand und die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs treffen oder die wissenschaftlichen Daten für Entdeckungen nutzen können.
Die LEGS-Antennen sollen für Benutzer äußerst flexibel sein. Für LEGS-1, LEGS-2 und LEGS-3 implementiert die NASA einen „Dualband-Ansatz“ für die Antennen, der es Missionen ermöglicht, über zwei verschiedene Funkfrequenzbänder zu kommunizieren – X-Band und Ka-Band.
Normalerweise werden kleinere Datenpakete – wie Telemetriedaten – über das X-Band gesendet, während hochauflösende wissenschaftliche Daten oder Bilder das Ka-Band erfordern. Aufgrund seiner höheren Frequenz ermöglicht das Ka-Band den gleichzeitigen Download von wesentlich mehr Informationen, wie beispielsweise hochauflösendes Echtzeitvideo zur Unterstützung bemannter Operationen.
Weitere LEGS-Kapazitäten werden bei kommerziellen Dienstanbietern angefragt und umfassen einen „Tri-Band-Ansatz“ für die Antennen, bei dem neben dem X- und Ka-Band auch das S-Band zum Einsatz kommt.
Die erste LEGS-Bodenstation, oder LEGS-1, befindet sich im White Sands Complex der NASA in Las Cruces, New Mexico. Die NASA verbessert derzeit das Gelände und die Einrichtungen des Komplexes, um die neue LEGS-1-Antenne aufzunehmen.
Die LEGS-2-Antenne wird in Matjiesfontein, Südafrika, in der Nähe von Kapstadt stehen. In Zusammenarbeit mit SANSA, der südafrikanischen Raumfahrtbehörde, hat die NASA diesen Standort gewählt, um die Abdeckung des Mondes zu maximieren.
Südafrika beherbergte eine Bodenstation außerhalb von Johannesburg, die in den 1960er Jahren bei den Apollo-Missionen der NASA zum Mond eine Rolle spielte. Die Agentur plant, die LEGS-2-Antenne im Jahr 2026 fertigzustellen. Für LEGS-3 erkundet die NASA Standorte in Westaustralien.
Diese Stationen werden die vorhandenen Kapazitäten der Nah- und Tiefenraumnetze vollständig ergänzen und robustere Kommunikationsdienste für die Artemis-Kampagne ermöglichen.