Когато един космически апарат лети към Луната, той се ориентира чрез наземната мрежа за далечни космически комуникации на НАСА, която е точна, но бавна и претоварена. Определянето на орбитата може да отнеме часове, а по време на прелитането зад Луната връзката изобщо се прекъсва. Американските инженери предложиха решение: група от лазерни сателити-маяци, която ще осигури навигация и връзка в окололунното пространство толкова надеждно, колкото GPS на Земята. Проектът получи името LightHOUSE.
В момента всички навигационни станции на Мрежата за далечни космически комуникации (DSN) са разположени на Земята. Но за окололунното пространство ъгловото разстояние между тях е твърде малко — точността спада, а времето за определяне на орбитата се измерва в часове. Освен това DSN може да обслужва едновременно ограничен брой мисии и изисква всеки кораб активно да предава сигнали за измерване на разстоянието. Това ограничава броя на апаратите и създава „тесни места“ в планирането на космическите програми.
Група специалисти от Масачузетския технологичен институт предложи да се разположи малка група от сателити-фарове на много високи орбити — до 1,6 млн. км от Земята, далеч отвъд геостационарния пояс (36 000 км). Това разположение осигурява широк ъглов обхват, аналогичен на този, който GPS-сателитите осигуряват на потребителите на земната повърхност. Маяците ще обменят светлинни сигнали с космическите апарати, като едновременно с това ще заснемат звездното поле, за да определят точното местоположение в пространството и скоростта на кораба. Всичко това се случва в реално време — без закъснения при обработката от наземните станции.
Технически подробности
LightHOUSE е проектиран така, че цялата техническа сложност е съсредоточена върху маяците, а не върху обслужваните космически апарати. Новите космически фарове носят телескопи с апертура от десетки сантиметри и лазери с мощност от десетки вата. На потребителския апарат е достатъчен миниатюрен приемник с апертура от един сантиметър и лазер с мощност от миливати. Това прави системата достъпна за различни класове летателни апарати — от малките кубсати до пилотираните кораби — без значителни разходи на маса и енергия.
Освен това LightHOUSE решава проблема с липсата на връзка със Земята по време на облитане около Луната: маяците на достатъчно високи орбити поддържат пряка видимост с апарата, дори когато той се намира над обратната страна на Луната. По този начин се осигурява безопасността на пилотираните мисии и непрекъснатостта на управлението на научните апарати.
Проектът се базира на вече изпитани технологии на Лабораторията „Линкълн“ към МТИ: лазерна връзка (програмите TBIRD и O2O) и методи за астрометрия, разработени за мисията PSYCHE. В най-близко бъдеще екипът планира да публикува подробна схема на системата, да проведе моделиране и лабораторни експерименти, пише IE.
Изграждането на пълномащабна мрежа от маяци ще струва стотици милиони долари, но не много повече от цената на една наземна антена от мрежата DSN. При това LightHOUSE осигурява не просто навигация, а принципно ново ниво на автономност: космическите апарати ще могат да определят местоположението си без наземни станции, да пестят гориво и да не чакат прозорец за връзка.