在月球上“蹭”GPS 需要分几步?

为完成重回月球的总体目标，美国国家航空航天局(NASA)生物学家刚开始开展“月球导航栏”认证。她们表明现阶段地球路轨上的GPS通信卫星的信号，在月球上能够 接受应用，精度等级能做到两百米至300米。在月球上竟可用“蹭”到的GPS信号导航栏?我国航天科工集团公司二院研究者杨宇光对中国经济时报新闻记者表明：“这一方式可行。”

一、地球导航卫星信号能让月球“沾光”

大家都知道，导航卫星的信号波束全是房屋朝向地球发送的，想在月球上接受到导航栏信号，前提条件是通讯卫星、地球、月球三者的位置关系考虑一定规定。何不想像一幅界面：假定导航卫星是一盏灯，从地球“前边”传出锥形的光线照向地球，那么当月球运作到地球“斜后才”一定部位时，就能被漏回来的光源照到。

杨宇光表明，导航卫星的信号主波束更是那样一个锥形，不但能遮盖地球，并且范畴还略宽一点。地球抵挡不住的信号，就能让月球“沾光”。

GPS十二星座由24颗卫星构成，他们分布均匀在6个路轨面，在间距路面20200千米高宽比的中圆路轨上航行。应当说，可以把信号传至月球的几率并不低，但将会不能适用月球上的探测仪像在地球一样导航栏。

大伙儿在日常生活中应用导航软件时都了解，要完成精确精准定位，对能接受到信号的导航卫星总数有规定，一般最少必须4颗之上通讯卫星。杨宇光说，在航天器精准定位定义中，这类根据接受多颗卫星信号即时测算自身部位的方法称之为几何图形定轨。

而月球上的航天器显而易见没法确保能另外“蹭”到4颗GPS通讯卫星信号，这就必须选用另一种精准定位方法——动力学模型定轨。杨宇光说，例如月球航天器在1点钟收到了A通讯卫星的信号，2点接到B通讯卫星信号，3点接到C通讯卫星信号……它不太可能完成几何图形定轨，但能够 根据在一段时间内，接到几个通讯卫星在某一弧段发过来的数据信息，最后测算出自身的路轨。只不过是这类方法花销的時间较长。

除此之外，月球导航栏遭遇的关键难题是接受信号的抗压强度。杨宇光说，GPS通讯卫星距地球两万千米，再到月球，间距将会做到四十万千米上下，信号早已十分很弱。因而月球探测仪上接受信号的无线天线有多尺寸较大变成重要。要具有更强的信号接受工作能力，就必须大无线天线，但从航天器研发、发送视角而言，却期待无线天线越低越好，在其中存有分歧。

二、专家认为打造出“月球导航卫星系统软件”

实际上，自打人们进行航空航天主题活动至今，航天器的测轨、精准定位就不可或缺。

杨宇光详细介绍说，以载人航天主题活动为例子，英国阿波罗每日任务主要是根据路面的测控技术开展定位导航。在我国的嫦娥每日任务，也是根据路面测控技术精准定位，融合紫外线月球比较敏感器及其别的感应器完成组成导航栏。那样的方法精度等级并不高，但能够 考虑绕月或落月全过程的必须。

近些年，人们燃起载人航天激情，其目地也由半个世纪前关键服务项目于政冶转为开发设计月球資源，因而载人航天主题活动将更加繁杂。比如NASA已经为航天员重回月球做准备，其早期每日任务包含在月球南极洲周边的死火山中采掘冰面，获得水用以日常生活并溶解为然料需要的氢和氧。将来NASA航天员也要与早期推送的登陆月球车、补充车、钻探等机器设备汇合。这都必须具有比较精准的精准定位工作能力，这也更是她们期待运用GPS导航的缘故。

新闻记者掌握到，实际上不仅NASA，多个国家航天专家都会进行月球导航栏科学研究。杨宇光觉得，将来完成这一目地最立即合理的方式，是世界各国协力在近月室内空间基本建设时光标准，具有精准定位、授时作用。简而言之，便是打造出一套“月球导航卫星系统软件”。

他说道，目前为止，人们在载人航天活动中应用的定位导航方式实际效果都并不是非常好，有的成本也非常大，难以考虑将来的月球开发设计必须。假如将来能在月球周边，比如月拉格朗日1点、2点、月球两方面及其绕月路轨等部位布署几个导航卫星，就可以为环月四轴飞行器和月球着陆器等出示精准的部位、速率信息内容和時间标准，进而让载人航天主题活动更为安全性、方便快捷。这也将是将来月球产业基地基本建设的关键构成部分。

三、深空原子钟：让航天器独立导航栏

一般的导航仪让驾驶员随时随地了解自身所属方向和时速。在太空中飞行的太空飞船、探测仪也必须那样的信息内容。

现阶段这种外太空四轴飞行器依靠地球上的导航器出示信息内容开展导航栏。从总体上， 路面无线天线根据双重无线中继系统软件向航天器推送信号，随后航天器把信号发送回家。根据精确测量信号的来回時间，路面原子钟能够 协助明确航天器的部位。这类导航栏方式代表着，不管宇宙探索每日任务在太阳系行星中行驶至哪里，航天器依然像一只被拴在地球上的纸鸢，等候来源于地球的行驶命令，才可以继续前行。

并且这类导航栏方法还遭遇一个难题——离地球越来越远信号往返的时间越长，从十多分钟至几个小时不一。以火星任务为例子，信号往返必须40分钟。来源于地球的导航栏传输数据時间较长，会对导航栏精确性造成不好危害。即便一秒的偏差也将会代表着担负登陆火星每日任务的航天器将从十几万千米的地区划过火花。

因此，美国国家航空航天局(NASA)推动了深空原子钟的实验，现阶段深空原子钟早已乘坐“烈鹰”超重型火箭弹进到外太空。据了解，NASA的深空原子钟对每一秒计量检定的一致水平大概是GPS通讯卫星上原子钟的50倍——也就是每一千万年才会出現一秒钟的误差。这类新的原子钟运用感应起电的汞分子或正离子来记时，而现阶段地球GPS通讯卫星上的原子钟则应用中性化的铷分子来记时。因为深空原子钟內部的汞分子含有正电荷，他们会受困在静电场中，因此没法两者之间器皿壁相互影响;比较之下，GPS原子钟內部的这类相互影响会造成 铷分子丧失节奏感。

拥有深空原子钟，航天器将用其来精确测量跟踪信号从地球到达宇宙飞船需要的時间，而不用将信号送回路面的原子钟开展精确测量，这将使航天器可以分辨自身的路轨。

能自我认识、独立导航栏的航天器能够 使航天员在不用接受地球命令的状况下，自主穿越重生太阳系行星。因为航天器能自我认识，航天员就可以更为灵便地进行行动，更立即地对出现意外状况采取行动。