Svi znamo da zahvaljujući satelitskim globalnim sistemima za pozicioniranje više nije moguće izgubiti se na Zemljinoj površini. Trenutno postoji nekoliko sistema koji rade ili su u izradi, poput američkog GPS-a, evropskog 'Galilea', ruskog ГЛОНАСС-a ili kineskog Beidou-a. Ali kako odrediti položaj ako se nalazimo na površini drugog tela u Sunčevom sistemu? U tom slučaju stvari se komplikuju i moramo se poslužiti kombinacijom tehnika. Na primer, komunikacioni link ili fotografije površine često se koriste za određivanje našeg položaja u odnosu na određene geografske karakteristike. Međutim, ove su tehnike prilično netačne i očito bi bilo idealno imati lokalni 'GPS sistem'.
Mesečev sistem pozicioniranja može se osmisliti uz pomoć dva satelita: jedan u niskoj lunarnoj orbiti, a drugi u tački L1. Sateliti bi videli laserske 'farove' ('beacon') smeštene na površini, dopunjene podacima iz retroreflektora u vidnom polju satelita na L1 (A.V Bagrov, NPO 'Lavočkin').
Da bi se tačno izračunao položaj i brzina objekta na površini Zemlje, potrebno je istovremeno primati signale s četiri satelita, što znači da sistemi za pozicioniranje moraju da obuhvataju desetke orbitalnih jedinica i stotine zemaljskih stanica. Nepotrebno je reći da lansiranje konstelacija od više desetaka satelita na najbliže planete i svetove nije posebno praktično, niti je naročito hitno. I to bez ulaska u pitanje stanica na tlu. Istina je da će broj satelita zavisiti od nebeskog tela o kojem pričamo. U slučaju Meseca, moguće je stvoriti sistem pozicioniranja sa samo 18 satelita umesto oko 30 potrebnih na Zemlji. Ali još uvek ih je mnogo. Nije li moguće zamisliti nešto jednostavnije?
Jedna od mogućnosti koju je proučavala moja omiljena ruska kompanija NPO 'Lavočkin'[1] jeste stvaranje male mreže lunarnih vozila koja bi koristila sistem laserskih farova. Pogledajmo kako bi to funkcionisalo. Osnova svakog sistema za pozicioniranje i navigaciju je stvaranje globalnog koordinatnog sistema koji služi kao referenca za bilo koju svemirsku letilicu na površini. Glavne elemente sistema bi činilo nekoliko površinskih sondi opremljenih malim diodnim laserima i setom laserskih reflektora. U tu svrhu bi laseri mogli da putuju na specijalnim sondama ili, još bolje, kao sekundarni instrumenti na ostalim sondama. Potom bi se lansirale sonde u nisku Mesečevu orbitu visoku 100 kilometara, opremljene kamerama koja bi hvatale lasere koji su dolaze sa sondi s površine.
Buduća sonda 'Luna 25' mogla bi da nosi dva laserska 'fara' sistema za pozicioniranje. Jedan vodoravno usmeren na tačku L1 i Zemlju, a drugi prema zenitu (NPO 'Lavočkin').
Sa Zemlje je moguće osvetljavati laserske reflektore smeštene na Mesečevoj površini[2] i loviti njihov odraz, ali je poziciona rezolucija vrlo loša zbog rasipanja laserskog zraka. Nalazeći se u orbiti na maloj visini, ovaj satelit bi bez problema mogao da vidi laserske farove male snage na površini i, što je još važnije, smestiti ih u vlastiti koordinatni sistem znajući njihovu relativnu udaljenost. Istovremeno, položaj satelita u njegovoj orbiti u odnosu na površinu može se izračunati na osnovu podataka zvezdanih senzora na brodu. Međutim, laserski zraci se moraju rasporediti po više ili manje čitavoj lunarnoj površini (ne moraju na daljoj strani). Do skora su u Rusiji postojali planovi za slanje sondi na Mesečeve polove, posebno na južni pol, kako bi se proučile rezerve leda koje sadrže krateri u večnoj senci. Laseri ovih sondi na polovima omogućili bi nam vrlo dobro definisanje ose rotacije Meseca pa prema tome, i određivanje geografske širine objekata koji nas zanimaju na čitavoj površini našeg satelita. Ali da bismo postigli preciznost u geografskoj dužini, potrebna nam je neka stanica u blizini ekvatora.
Dijagram lunarne navigacijske stanice s diodnim laserima i laserskim reflektorima (NPO 'Lavočkin').
Princip ovog laserskog sistema za pozicioniranje sličan je ostalim zemaljskim geodetskim sistemima, iako se u ovom slučaju tradicionalno koriste radio signali umesto lasera. Sa pomenutim satelitom i mrežom laserskih zraka postigli bi smo tačnost od desetak metara iznad površine. Nije loše, ali se može znatno poboljšati. Da bi se povećala preciznost sistema, potrebno je dodati još jedan satelit smešten u Lagranžovoj tački L1 sistema Zemlja-Mesec, 61.500 kilometara udaljenoj od našeg satelita (ako želimo da uključimo i hipotetske sonde koje će se u budućnosti nalaziti i na udaljenoj strani Meseca, moraćemo postaviti još jedan satelit u tačku L2). Ovaj bi satelit bio opremljen laserom povezanim s teleskopom 'Lira' sa ogledalom prečnika pola metra koji bi osvjetljavao retroreflektore smeštene na 'beacon sondama'. U zavisnosti od broja merenja svakog fara i njihovog broja, može se teorijski postići tačnosti reda veličine jednog centimetra za objekte koji se nalaze blizu – stotinjak kilometara – od svakog fata.
Stoga bismo s dva satelita u orbiti i nekoliko površinskih laserskih farova mogli da određujemo položaj budućih lunarnih sondi. Vredno li je toga? Pa, uzimajući u obzir sve planirane i predložene misije za sledećih nekoliko godina ili decenija, odgovor bi mogao biti potvrdan. Očito bi bilo idealno da dva satelita za pozicioniranje na Mesecu čine deo međunarodnih napora, možda uokvirenih u 'Gateway' program ako konačno počne njegova realizacija, ili u sklopu nekakve rusko-kineske saradnje koja je načelno dogovorena ovih dana.
REFERENCE:
- http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/vestnik-lavochkina/2017/2017-4.pdf
[1] Toliko da sam joj posvetio knjigu.
[2] Svi znaju za LRR eksperiment s laserima koji su sproveli 'Apollo 11, 14 i 15'. Ogledala koja su tamo odneta gađana su sa opservatorije McDonald u Teksasu i onda je precizno merena udaljenost Meseca (do 3 cm!). Sistem i dalje funkcioniše a u merenju učestvuju i opservatorije sa Havaja, Kalifornije, Francuske, Australije i Nemačke.
Kada zrak sa Zemlje stigne na Mesec ima prečnik od 7 km a kad se vrati na Zemlju čak 20 km. Od 1021 fotona koji se pošalju ka reflektoru na Mesecu vrati se samo jedan i to kad su dobri uslovi.
Manje se zna da su i dva sovjetska 'Lunohoda' nosila retroreflektore (francuske proizvodnje). Signal sa 'Lunohoda 1' je mogao da se uhvati do 1970, sve dok Kalifornijski univerzitet nije uspeo da 2010. ponovo otkrije lokaciju rovera uz pomoć slika sa Nasinog LROorbitera. Reflektor 'Lunohoda 2' i dalje 'radi', ali sa smanjenim performansama usled izloženosti Suncu.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
