用于月球探路者上ESA卫星导航的NASA激光反射器

美国宇航局已向欧空局交付了一个回射器阵列，这将使月球探路者任务在绕月球运行时被地球上的激光测距站精确定位。这种厘米级激光测量将作为对航天器的独立检查，因为它使用距地球400,000公里的空前的伽利略和GPS信号固定其位置——证明了月球卫星导航的概念，同时也在欧空局专门的月光计划之前中继电信。

NASA的激光后向反射器阵列LRA成功地交付给位于英国吉尔福德的SSTL萨里卫星技术有限公司，在运输箱内的多层包装中通过三个维度的“防震表”进行保护，以检测任何粗暴处理

打开包装并按照既定程序进行后，ESA、NASA和SSTL联合对LRA进行了目视检查，确认光学元件中没有划痕和刻痕。结果，该仪器于2022年11月4日被ESA正式接受，并被传递给SSTL，以集成到他们的洗衣机大小的航天器上，该航天器将于2025年发射。

SSTL的月球探路者将作为未来登月任务的电信中继卫星，欧空局是其核心客户，而美国宇航局也将利用其服务，以通过其商业月球有效载荷服务(CLPS)将月球探路者运送到月球轨道。)倡议。

“今天的交付是这种独特的ESA-NASA合作的额外元素，其中包括在轨测试活动，以展示在月球轨道和激光测距中使用卫星导航信号来验证这些开创性的卫星导航定位修复，”哈维尔文图拉解释说-Traveset，领导欧空局的伽利略导航科学办公室并协调欧空局的月球导航活动。

今天，在月球轨道上跟踪航天器需要多个地面站来执行无线电测距。月球探路者将为此目的使用标准的X波段转发器，但还将携带ESA的NaviMoon全球导航卫星系统接收器。

在太空中通过伽利略和GPS实现定位需要巧妙的工程和信号处理技术，因为延伸到月球轨道的信号比我们使用智能手机或汽车接收到的信号弱数百万倍。但成功将意味着未来的月球任务可以有效地引导自己——使用优于100m的GNSS自动定位它们的位置，比当前的无线电测距提高了一个数量级——同时无需使用昂贵的地面基础设施。

Javier补充说：“ESA和NASA都对使用我们的NaviMoon卫星导航接收器利用LRA数据非常感兴趣，这将能够交叉检查跨地月距离的定位修复，并为月球大地测量开辟新的可能性。这些测试还将提供对欧空局的月光计划非常有价值的技术学习，该计划将在本十年结束之前提供一个支持月球探索的通信和导航卫星自主网络。”

激光后向反射器是成熟的空间技术，通常用于精确确定卫星绕地球运行的轨道。通过测量激光脉冲从地球到卫星并返回的飞行时间，可以计算出它的精确距离——沿着与无线电测距相同的路线，但由于光波长短，精度要高得多。

在方法上，它们类似于嵌入高速公路的镜像“猫眼”，将光线精确地反射回其源头，这要归功于复杂的内部反射设置——在LRA的情况下，总共有48个“角落立方体”，它们是独立而严格的在实验室检查和测量。该阵列的光学性能在NASA的戈达德太空飞行中心进行了准确测量。

LRA大约有笔记本电脑那么大，是由KBR为NASA生产的，基于之前已经在NASA月球勘测轨道器(LRO)上飞行的LRA。NASA空间大地测量项目经理StephenMerkowitz表示：“与LRO的12个反射立方体相比，这个LRA更大，返回的激光是LRO上的12倍以上，因为它有48个直径为4厘米的角立方。直径3厘米。这个机会是相当独特的。

月球探路者将在一个高度椭圆的“月球冰冻轨道”中运行，旨在优化月球南极的覆盖范围，这是未来探索工作的主要焦点。对于这次演示，月球探路者卫星将在轨道上重新定向，通常是在连续五天的实验窗口期间，以便LRA、NaviMoon接收天线和X波段转发器测距都位于卫星的同一面板上，一起指向地球。这将最大限度地提高这三种大地测量技术的性能和联合可见度，这将是有史以来第一次在月球轨道上同时使用。

国际激光测距服务目前有四个能够进行月球距离激光测距的站，三个位于欧洲(格拉斯、韦策尔和马泰拉)，一个位于美国(阿帕奇角)。此外，欧空局正在考虑使用自己的位于特内里费岛的激光测距站，该站目前正在升级中。

下一步，LRA将在SSTL进行最终检查，然后再集成到月球探路者中——必须精确安装和对齐，以最大限度地提高定位精度。

SSTL月球探路者系统工程师LilyForward表示：“这是SSTL为月球探路者提供的第一款飞行硬件，是ESA、NASA和SSTL之间出色合作的结果。我们都渴望将这个测距实验用于SSTL的月球探路者发射后进行测试。”

然后，在未来十年中，专用的月光卫星和最终在月球表面增加的硬件将为所有月球任务建立一个通用的通信和导航基础设施，从实际意义上有效地使月球更靠近地球，使其成为我们星球的第八大洲。