La NASA suministrará al próximo satélite de la Agencia Espacial Europea (ESA), el Lunar Pathfinder, una serie de retrorreflectores láser, dispositivos espejados que reflejan la luz a 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 que están desarrollándose en la NASA”, dijo JJ Miller, Director Adjunto de Políticas y Comunicaciones Estratégicas del programa Space Communications and Navigation (SCaN) de la NASA (en Washington). “Este proyecto se basa en la larga colaboración entre la NASA y la ESA dentro del International Committee on Global Navigation Satellite Systems (ICG), un foro de la ONU que se centra en garantizar la interoperabilidad entre los proveedores de servicios GNSS”
Los Global Navigation Satellite Systems (GNSS) son las constelaciones de satélites comúnmente utilizadas para los servicios de posición, navegación y temporización en la Tierra. El GPS es la constelación GNSS operada por la Fuerza Espacial de EE.UU., que muchos estadounidenses conocen y usan a diario.
La nave espacial Lunar Pathfinder albergará un dispositivo que prueba las capacidades de los GNSS para navegar en la órbita lunar. El instrumento, NaviMoon, recibirá señales del GPS, la constelación GNSS de EE.UU., y Galileo, la constelación GNSS europea.
Créditos: NASA/Danny Baird.
Las misiones a grandes alturas, como Lunar Pathfinder a la Luna, reciben señales del GNSS que se extienden más allá del borde de la Tierra desde los satélites del GNSS en el lado opuesto del planeta. La NASA ha navegado con estas débiles señales hasta la mitad del camino a 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 Lunar GNSS Receiver Experiment (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 del GNSS de señal débil frente a las técnicas probadas y verdaderas de alcance láser ayudará a las misiones a adoptar la navegación con el 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 de SCaN en el 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”.
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 en el que un pulso láser sale del telescopio y el tiempo en el 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 otros métodos similares que utilizan ondas de radio, porque la longitud de onda de la luz del láser es mucho más corta.
“Validar el rendimiento de señales del 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 vas a obtener ningún tipo de precisión”, dijo Stephen Merkowitz, gerente del Space Geodesy Project en NASA Goddard. “Al añadir el rango láser, obtienes una técnica que es increíblemente precisa y ha sido verificada de forma independiente durante los últimos 50 años”.
El Goddard Space Flight Center de la NASA (en Greenbelt, Maryland) proporcionará a la misión Lunar Pathfinder el conjunto de retrorreflectores con el apoyo de la National Geospacial-Intelligence Agency de EE.UU. El conjunto de retrorreflectores está diseñado y fabricado por Kellogg Brown & Root (KBR), una empresa de soluciones de ciencia e ingeniería. La nave espacial Lunar Pathfinder está siendo construida por Surrey Satellite Technology Ltd para la ESA. El instrumento NaviMoon del Lunar Pathfinder fue construido por el fabricante suizo de receptores del GNSS, SpacePNT.
Edición: R. Castro.