Спутники на лунных орбитах могут помочь сохранить точность глобальной навигации при отключении наземных станций. К такому выводу пришли исследователи Шанхайского инженерного центра микроспутников Ся Линь и Баоцзюнь Линь. Их работу опубликовал журнал Satellite Navigation, а о результатах сообщил сайт Universe Today.
Современные навигационные группировки связываются не только с Землёй, но и друг с другом. С помощью технологии множественного доступа с временным разделением каналов спутники способны определять взаимные расстояния с точностью до сантиметров. Однако такие измерения не показывают их абсолютное положение в пространстве.
Из-за почти симметричного гравитационного поля Земли спутники одного орбитального слоя могут одновременно смещаться относительно поверхности планеты. Это явление называют ориентировочной вырожденностью. Если наземные станции не работают несколько дней или недель из-за отключений, стихийных бедствий или кибератак, накопившаяся ошибка способна достичь значительных величин.
Учёные уже рассматривали навигацию по звёздам, подсчёт импульсов пульсаров и предварительный расчёт будущей траектории. Но эти методы не обеспечивают точность, необходимую для стабильной работы глобальной системы. Поэтому авторы предложили связать земную навигационную группировку со спутниками, обращающимися вокруг Луны.
В качестве лунных аппаратов исследователи выбрали спутники на эллиптических замороженных лунных орбитах — ELFO, которые планируют использовать проекты NASA LunaNet и ESA Moonlight для поддержки миссий в районе южного полюса Луны. В компьютерном эксперименте продолжительностью 60 дней применили реальные данные 24 действующих спутников BeiDou-3 на средних околоземных орбитах и смоделировали связь с четырьмя аппаратами ELFO.
Без коррекции с Земли смещение навигационной системы за два месяца составило около 7,85 метра. Прогнозирование траекторий уменьшило ошибку до 0,6 метра к 60-му дню, а совместная земно-лунная сеть показала лучший результат — 0,35 метра. При этом земные спутники могли передавать поправки лунным аппаратам: для четырёх смоделированных ELFO отклонение от расчётного положения составило 2,26 метра, что также может оказаться полезным для будущих пилотируемых операций на Луне.