Wrocławscy naukowcy tworzą system nawigacyjny na Księżycu

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) rozpoczęła prace nad nowym systemem nawigacyjnym o nazwie Moonlight, który ma umożliwić precyzyjne pozycjonowanie na Księżycu. W projekcie uczestniczą naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, którzy pracują nad algorytmami niezbędnymi do realizacji misji planowanej na 2025 rok.

Cel projektu Moonlight

Moonlight ma na celu stworzenie zaawansowanego systemu nawigacyjnego, który będzie wspierał misje badawcze i komercyjne na Księżycu. W ramach projektu przewidziano umieszczenie czterech orbiterów księżycowych oraz odbiorników w lądownikach, łazikach i satelitach. Dodatkowo, planowane jest rozmieszczenie sieci naziemnej, w tym stacji referencyjnych, teleskopów i stacji laserowych. Jak podkreślają wrocławscy naukowcy, kluczowym elementem projektu jest opracowanie algorytmów, które pozwolą na precyzyjne określenie pozycji satelitów oraz użytkowników systemu.

Wyzwania związane z nawigacją

„Największym wyzwaniem w opracowywaniu i testowaniu modeli było uwzględnienie rzeczywistych, dynamicznych warunków, w jakich porusza się satelita przy parametrach zadanych przez ESA” – mówi dr Grzegorz Bury. Orbita zaprojektowana przez ESA jest silnie eliptyczna, co powoduje, że satelita porusza się znacznie szybciej w perycentrum, a wolniej w apocentrum. W rejonie perycentrum ruch satelity staje się nieprzewidywalny z powodu lokalnych zakłóceń grawitacyjnych oraz sił niegrawitacyjnych, co stanowi istotne wyzwanie dla precyzyjnego pozycjonowania.

Problemy z grawitacją i promieniowaniem

Jak tłumaczą badacze, w przypadku orbity wokół Księżyca, zmiany w ruchu satelity są dynamiczne i trudne do przewidzenia. „Zaproponowane przez ESA parametry determinowały kształt orbity jako mocno spłaszczoną elipsę, co sprawia, że w rejonie perycentrum prędkość satelity jest znacząco wyższa” – dodaje dr Radosław Zajdel. W związku z tym, orbita została zaprojektowana tak, aby satelita spędzał jak najkrócej czas w problematycznym rejonie, a większość czasu w apocentrum, gdzie warunki są stabilniejsze.

Znaczenie zegarów atomowych

Jednym z kluczowych elementów systemu Moonlight są zegary atomowe, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania satelity nawigacyjnego. „Bez zegarów atomowych satelita nawigacyjny nie może funkcjonować, więc na pokładzie musi być kilka takich zegarów, żeby zapewnić odpowiedni zapas” – podkreśla prof. Krzysztof Sośnica. Księżyc nie ma pola magnetycznego, co sprawia, że elektronika pokładowa jest narażona na promieniowanie kosmiczne oraz burze słoneczne, co dodatkowo komplikuje zadanie naukowców.

Przyszłość misji Moonlight

ESA stawia przed zespołem z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu wysokie wymagania, oczekując maksymalnej dokładności pozycjonowania przez cały czas trwania obiegu. „Tylko wtedy system będzie w stanie dostarczać precyzyjne dane nawigacyjne wszystkim użytkownikom, niezależnie od ich położenia czy etapu misji” – podsumowuje dr Bury. Prace nad systemem Moonlight są więc nie tylko krokiem w stronę eksploracji Księżyca, ale również wyzwaniem technologicznym, które może przynieść przełomowe rozwiązania w dziedzinie nawigacji kosmicznej.