欧空局“探路者”将测试地球卫星导航信号在月球轨道上的覆盖范围

随着一些国家启动了加紧探索月球的计划，围绕月球的卫星导航系统将非常有用，但它的安装费用也将是惊人的。也许有一天会出现类似伽利略或GPS的东西，但欧空局正在寻找将地球现有卫星导航系统用于月球任务的方法。

目前，月球任务必须依靠地球上的跟踪站，通过测距和角度测量来找到自己的位置，但这并不是很准确，而且能力有限。这是很不幸的，因为月球的引力场是非常不规则的，因为月球表面下埋藏着被称为 "吉祥物"的密度较大的物质。这些物质牵引着轨道上的航天器，改变了它们的轨迹，所以精确的导航是非常重要的。

问题是伽利略系统并不特别适合在月球上工作。它的无线电信号不仅是对着地球发射的，而且星座位于地球上方约14429英里（23222公里）的轨道上。然而，在2019年，美国宇航局的磁层多尺度任务能够利用GPS信号确定其轨道，当时它距离地球116300英里（187166公里），几乎是地球到月球距离的一半。这证明了虽然导航卫星上的天线所发射的大部分能量都被射回地球，但只要使用足够强的天线，因为有足够的信号横向辐射，这时候在太空中也是可以被利用的。

月球探路者通信卫星将于2023年发射，目前正在以公私合作关系的方式开发。它的实验系统将使用一种高增益天线，它能接收从伽利略和全球定位系统卫星发射的无线电波束两侧辐射出来的"侧裂"。这使得高灵敏度的接收器能够接收到比地球上接收到的信号微弱数百万倍的卫星导航信号。

据欧空局介绍，"月球探路者"在对月球南极进行侦察时，在高度稳定的轨道上绕月球一圈时，它的位置将能固定在330英尺（100米）以内。最大的问题将是使用卫星导航系统，即使信号来自天空中的一个小区域。

欧空局表示，计划在未来十年内扩大卫星导航系统在月球周围甚至月球上的覆盖范围，如果成功，新技术不仅可以用于太空导航，还可以用于科学目的，如研究月球近乎不存在的大气层，或为物理实验提供长距离的地月基线。