NASA đưa hệ thống định vị GPS lên Mặt trăng

0

Trong bước tiến mới nhất hướng đến mục tiêu xác định vị trí và điều hướng chính xác ngoài không gian, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã ghi nhận thành công trong việc truyền dẫn tín hiệu GPS tại Mặt trăng thông qua thiết bị thí nghiệm thu tín hiệu GNSS Mặt trăng (LuGRE).

Công cụ điều hướng hiệu quả

Sau khi hạ cánh xuống Mặt trăng vào ngày 2/3, LuGRE bắt đầu thu nhận và theo dõi tín hiệu GNSS. Đây là một mạng lưới định vị vệ tinh bao gồm GPS, vốn trước đây chỉ hoạt động trong quỹ đạo Trái đất. Hiện nay, GNSS gồm các mạng lưới vệ tinh như GPS, Galileo, Bắc Đẩu… giúp cung cấp thông tin thời gian, định vị và điều hướng chính xác.

“Ở Trái đất, GNSS hỗ trợ điều hướng mọi thứ từ điện thoại thông minh đến máy bay. Giờ đây, LuGRE đã chứng minh khả năng thu nhận và theo dõi tín hiệu GNSS trên Mặt trăng, mở ra một chương mới cho hệ thống định vị liên hành tinh”, ông Kevin Coggins – Giám đốc Chương trình Truyền thông và Điều hướng Không gian (SCaN) của NASA cho biết.

Trên đường đi, LuGRE lần đầu phá kỷ lục về thu tín hiệu GNSS ở độ cao lớn nhất, 337.800 km, vào ngày 21/1. Ngày 20/2, khi tàu Blue Ghost tiến vào quỹ đạo Mặt trăng, kỷ lục được nâng lên thành 391.000 km tính từ Trái đất. Thành tựu này chứng minh rằng, tín hiệu GNSS có thể được sử dụng hiệu quả để điều hướng trong vùng không gian giữa Trái đất và Mặt trăng.

Ngày 2/3, con tàu hạ cánh xuống Mặt trăng, nhóm phụ trách tại Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard thuộc NASA lập tức khởi động các hoạt động khoa học đầu tiên của LuGRE trên bề mặt thiên thể này. 14 giờ ngày 3/3, LuGRE thu thập và theo dõi thành công các tín hiệu từ hai mạng lưới vệ tinh GPS và Galileo. Công nghệ thể hiện tính hiệu quả khi xác định được vị trí chính xác trong thời gian thực từ khoảng cách kỷ lục 362.000 km.

Xác định chính xác vị trí và vận tốc tàu vũ trụ

Theo NASA, việc áp dụng công nghệ GPS trên Mặt trăng sẽ giúp tàu vũ trụ xác định chính xác vị trí và vận tốc của chúng trong môi trường không gian. Đồng thời, hỗ trợ điều hướng giữa các địa điểm trên bề mặt. Điều này sẽ cải thiện đáng kể tính chính xác của các sứ mệnh không gian và giảm sự phụ thuộc vào những phương pháp tính toán vị trí phức tạp.

Hiện tại, việc xác định vị trí tàu vũ trụ thường dựa trên một loạt quan sát và dữ liệu cảm biến phức tạp, đòi hỏi sự tính toán công phu của đội ngũ kiểm soát mặt đất. Với hệ thống định vị mới này, các phi hành gia trong tương lai có thể dễ dàng theo dõi vị trí của mình mà không cần sự can thiệp liên tục từ trung tâm điều khiển.

Thiết bị LuGRE sẽ tiếp tục liên lạc với hệ thống GNSS trong vòng 14 ngày, từ khoảng cách 360.000 km so với Trái đất. Qua đó, nhằm kiểm tra khả năng hoạt động của phần cứng và xác định các lỗi có thể xảy ra.

Với LuGRE, tàu đổ bộ đã xác định vị trí của mình bằng phép đạc tam giác, xử lý dữ liệu theo dõi thời gian thực từ nhiều vệ tinh ở quỹ đạo Trái đất trung bình của mạng lưới GPS và Galileo.

Đây là bước đệm cho thấy các hệ thống và dịch vụ định vị tiên tiến có thể được thiết lập ngoài Trái đất. Nhiệm vụ kéo dài 14 ngày của tàu đổ bộ trên Mặt trăng sẽ cho phép hai cơ quan vũ trụ thu thập thêm dữ liệu.

Được biết, LuGRE là thiết bị đầu tiên được phát triển với sự hợp tác giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ Ý (ASI). Đây là dấu mốc quan trọng trong lịch sử không gian của ASI. Đồng thời, thể hiện nỗ lực hợp tác quốc tế trong việc phát triển công nghệ định vị không gian. Dự án LuGRE cũng nằm trong chương trình Artemis, với mục tiêu đưa con người quay trở lại Mặt trăng vào năm 2027 và hướng đến việc thiết lập một căn cứ lâu dài nơi đây.

Công nghệ GPS trên Mặt trăng có ý nghĩa quan trọng. Hiện tại, việc xác định vị trí tàu vũ trụ trong không gian vẫn dựa vào các quan sát thiên văn phức tạp và đo lường cảm biến, đòi hỏi nhiều tính toán và nhân lực. GPS Mặt trăng sẽ giúp tự động hóa quá trình này, tiết kiệm thời gian cho các phi hành gia và kiểm soát viên mặt đất, đồng thời giảm thiểu sai sót trong tính toán quỹ đạo.

Thông thường, NASA đã dựa vào phương pháp tiếp cận đa diện để theo dõi tàu vũ trụ, kết hợp dữ liệu từ các cảm biến trên tàu với các tín hiệu được truyền đến và đi từ các trạm theo dõi trên Trái đất.

Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi sự hỗ trợ của con người. Việc tích hợp dữ liệu GNSS vào hệ thống định vị cung cấp một giải pháp tiềm năng cho định vị tự động. Ngoài ra, nó còn làm giảm nhu cầu can thiệp liên tục của con người và hợp lý hóa các hoạt động.

Thành tựu mới này được cho là có ý nghĩa to lớn đối với chương trình Artemis của NASA và các sứ mệnh khác mạo hiểm đến sao Hỏa. Các sứ mệnh trong tương lai có thể định vị chính xác hơn và độc lập hơn bằng cách xác định vị trí, tốc độ và thời gian của tàu vũ trụ mà không cần tới sự theo dõi liên tục trên Trái đất.

Đọc bài gốc tại đây.