En esta imagen, el astronauta del Apolo 11 Buzz Aldrin lleva dos componentes del Paquete de Experimentos Científicos del Apolo Temprano (EASEP) en la superficie de la Luna. El Paquete de Experimentos Sísmicos Pasivos (PSEP) está en su mano izquierda; y en su mano derecha está el retrorreflector de alcance láser (LR3). Crédito:NASA
La NASA suministrará al próximo satélite Lunar Pathfinder de la Agencia Espacial Europea (ESA) una serie de retrorreflectores láser, dispositivos espejados que reflejan la luz en su fuente. Los retrorreflectores validarán las capacidades de navegación que serán fundamentales para las misiones Artemis y la futura exploración lunar.
"La misión Lunar Pathfinder de la ESA ayudará a verificar el rendimiento de las nuevas técnicas de navegación lunar en desarrollo en la NASA", dijo JJ Miller, director adjunto de Política y Comunicaciones Estratégicas del programa de Comunicaciones y Navegación Espacial (SCaN) de la NASA en la sede de la NASA en Washington. "Este proyecto se basa en la larga colaboración entre la NASA y la ESA dentro del Comité Internacional de Sistemas Globales de Navegación por Satélite (ICG), un foro de la ONU que se enfoca en garantizar la interoperabilidad entre los proveedores de servicios GNSS"
Los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) son las constelaciones de satélites comúnmente utilizadas para los servicios de posición, navegación y temporización en la Tierra. GPS, la constelación GNSS operada por la Fuerza Espacial de EE. UU., es la que muchos estadounidenses conocen y usan a diario.
La nave espacial Lunar Pathfinder albergará un dispositivo que prueba las capacidades GNSS utilizadas por muchos para navegar en la Tierra, para navegar en la órbita lunar. El instrumento, NaviMoon, recibirá señales de GPS, la constelación GNSS de EE. UU., y Galileo, la constelación GNSS europea.
Un gráfico que detalla las diferentes áreas de cobertura GNSS. Crédito:NASA/Danny Baird
Las misiones a grandes alturas, como Lunar Pathfinder en la luna, reciben señales GNSS que se extienden más allá del borde de la Tierra desde los satélites GNSS en el lado opuesto del planeta. La NASA ha navegado con estas débiles señales hasta la mitad del camino hacia la luna y planea hacerlo en la superficie lunar con una próxima entrega de Commercial Lunar Payload Services otorgada a Firefly Aerospace de Cedar Park, Texas. El módulo de aterrizaje entregará una carga útil experimental, el Experimento del receptor Lunar GNSS (LuGRE), desarrollado en colaboración con la Agencia Espacial Italiana (ASI).
"Lunar Pathfinder y LuGRE están dando pasos importantes para hacer realidad el uso operativo del GNSS en la Luna", dijo Joel Parker, investigador principal de LuGRE en NASA Goddard. "Al validar el GNSS de señal débil para futuras misiones lunares, proporcionaremos nuevas capacidades de navegación a bordo en tiempo real en la Luna y alrededor de ella utilizando los sistemas y la tecnología existentes".
Haciendo rebotar los láseres en los retrorreflectores del Lunar Pathfinder, los ingenieros pueden validar el rendimiento del GNSS a distancias extremas. Confirmar el rendimiento de los receptores GNSS de señal débil frente a las técnicas probadas y verdaderas de alcance láser ayudará a las misiones a adoptar la navegación GNSS lunar de manera operativa.
"El alcance del láser satelital es uno de los métodos más precisos que tenemos para medir la distancia entre una nave espacial y la Tierra", dijo A.J. Oria, experto en SCaN GNSS en la sede de la NASA. "Proporciona una excelente referencia para mostrar cuán efectivos son los métodos más nuevos, como el GNSS de señal débil, para determinar la posición de la nave espacial".
Una de las estaciones láser de la NASA que se utilizará para medir con Lunar Pathfinder está ubicada en el Observatorio Apache Point en Nuevo México. La estación de Apache Point (en la foto aquí) se ajusta rutinariamente a los retrorreflectores en la superficie lunar con una precisión milimétrica. Crédito:NASA/Observatorio Apache Point
Un retrorreflector láser es un tipo especial de espejo que hace rebotar la luz láser hacia su fuente, a diferencia de un espejo normal que hace rebotar la luz en un ángulo. En el alcance del láser satelital, un láser transmitido desde un telescopio en la Tierra llega a un retrorreflector en una nave espacial o cuerpo celeste y el retrorreflector devuelve la luz al telescopio.
Al medir el tiempo que un pulso láser sale del telescopio y el tiempo que llega el pulso de retorno, los ingenieros y científicos pueden calcular distancias precisas entre el objeto y una estación terrestre. El alcance del láser es más preciso que métodos similares que utilizan ondas de radio porque la longitud de onda de la luz del láser es mucho más corta.
"Para validar el rendimiento de señales GNSS débiles:si todo lo que tiene son datos de seguimiento de radio terrestres, básicamente está comparando una técnica de radio con otra técnica de radio. No obtendrá ningún tipo de precisión", dijo Stephen Merkowitz, Space Gerente de Proyectos de Geodesia en NASA Goddard. "Al agregar el rango láser, obtienes una técnica que es increíblemente precisa y ha sido verificada de forma independiente durante los últimos 50 años". La misión lunar de la NASA se prepara para batir el récord en la prueba de la señal de navegación
