Lo sviluppo dei fari per la navigazione lunare da parte della NASA sta progredendo in modo significativo. Questi fari consentiranno ai futuri veicoli spaziali di localizzarsi e identificare posizione, velocità e tempo con grande precisione. C’è una crescente presenza umana nelle vicinanze della Luna, poiché le attività sulla, vicino e intorno alla sua superficie continuano ad aumentare. Questi ausili alla navigazione sono fondamentali per consentire ai veicoli spaziali e alle persone di trovare la loro strada. Simile a come il Global Positioning System (GPS) sulla Terra fornisce segnali di navigazione, i fari di navigazione lunare sono fatti per fare lo stesso.
Il faro di navigazione in banda S noto come Lunar Node 1 (LN-1) è stato creato per usi lunari. Come parte dello sforzo CLPS (Commercial Lunar Payload Services) della NASA, è stato recentemente costruito presso il Marshall Space Flight Center (MSFC). Il lancio della missione è attualmente previsto per il primo trimestre del 2023. Il lander lunare NOVA-C, sviluppato da Intuitive Machines, consegnerà LN-1 sulla superficie lunare.
L’obiettivo di LN-1 è mostrare i sistemi di navigazione che possono consentire operazioni di superficie e orbitali vicine intorno alla Luna. Inoltre, promuoveranno l’autonomia e ridurranno la dipendenza da risorse di comunicazione basate sulla Terra molto utilizzate come il Deep Space Network della NASA. La trasmissione dei dati di stato e di temporizzazione alla Terra sarà condotta da LN-1 durante tutta la missione. I dati saranno registrati dalle stazioni di terra DSN per valutare le prestazioni. Diversi riferimenti devono essere visibili agli utenti contemporaneamente per fornire una soluzione in tempo reale simile al GPS. L’hardware e le capacità di LN-1 potrebbero essere inclusi in un’infrastruttura molto più grande una volta stabilita questa rete di comunicazione lunare.
Il design dell’LN-1 sfrutta le parti CubeSat e gli algoritmi MAPS (Autonomous Positioning System) di veicoli spaziali multipli. In questo modo, il progetto consente il posizionamento autonomo del veicolo spaziale utilizzando misurazioni di navigazione. La radio di LN-1 sarà utilizzata per eseguire diverse cose. Includono la gamma basata su pseudo-rumore (PN), unidirezionale, non coerente e il tracciamento Doppler oltre a mostrare gli algoritmi MAPS. L’obiettivo è fornire metodi di navigazione alternativi e confronti per valutare le prestazioni. I modelli CAD dell’LN-1 mostrano le dimensioni ridotte del carico utile dell’LN-1 e la sua struttura modulare ne consente l’integrazione in una gamma di veicoli host.
I test con le stazioni di terra operative previste sono iniziati dopo che il carico utile LN-1 è stato completato e consegnato. Con questi test, è stata stabilita con successo la compatibilità RF tra il carico utile DSN e LN-1. La dimostrazione ha confermato che il DSN è in grado di ricevere segnali di telecomunicazione in banda S in tutte le modalità operative previste. Queste modalità sono necessarie per analizzare i dati di telemetria e distanza da LN-1.
La futura navigazione autonoma delle risorse lunari potrebbe essere resa possibile da questa nuova tecnologia e dagli algoritmi MAPS che LN-1 ha dimostrato. Le versioni future di LN-1 sono in fase di sviluppo da parte del team MSFC. Forniranno un’ampia copertura della superficie lunare. Mentre ciò sta accadendo, la NASA investirà in strutture di comunicazione e navigazione nell’orbita della Luna e nelle aree vicine. Lo sviluppo di questo carico utile successivo si concentrerà su tre funzioni vitali: condurre una dimostrazione della navigazione tra veicoli spaziali, garantire la sopravvivenza notturna lunare a bordo del carico utile e migliorare la maturità del segnale per soddisfare lo standard di interoperabilità LunaNet per l’integrazione, il funzionamento e la compatibilità con il carico utile della NASA beni pianificati.