NASA lần đầu tiên nhận thành công tín hiệu GPS trên Mặt Trăng

• NASA và Cơ quan Vũ trụ Ý (ASI) vào ngày 3/3 đã lần đầu tiên thu nhận và theo dõi thành công tín hiệu điều hướng từ Trái Đất trên bề mặt Mặt Trăng thông qua thí nghiệm thu nhận GNSS trên Mặt Trăng (LuGRE)
• Điều này cho thấy tín hiệu GNSS (Global Navigation Satellite System) có thể được thu nhận và theo dõi ngay cả trên Mặt Trăng, và thành tựu này mở ra khả năng hỗ trợ công nghệ xác định vị trí, vận tốc và thời gian một cách tự chủ cho các sứ mệnh Artemis của NASA cùng hoạt động thám hiểm Mặt Trăng và Sao Hỏa trong tương lai
• Đây là một nền móng quan trọng cho việc xây dựng hệ thống điều hướng chính xác phục vụ thám hiểm Mặt Trăng và không gian sâu trong tương lai

Tổng quan sứ mệnh LuGRE và các thành tựu chính

• LuGRE hạ cánh xuống Mặt Trăng vào ngày 2/3 trên tàu đổ bộ Blue Ghost của Firefly Aerospace
• Bắt đầu sứ mệnh khoa học tại Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard của NASA
• Thí nghiệm được tiến hành với kỳ vọng kiểm chứng khả năng thu nhận và theo dõi tín hiệu GNSS từ GPS và Galileo của châu Âu
• Vào 2 giờ sáng ngày 3/3 (EST), LuGRE đã thu nhận được tín hiệu GNSS và đạt được lần cố định điều hướng (Navigation Fix) đầu tiên trên bề mặt Mặt Trăng, cách Trái Đất khoảng 360.000 km

Các kỷ lục GNSS bổ sung và triển vọng sắp tới

• LuGRE đã phá kỷ lục thu nhận tín hiệu GNSS ở độ cao xa Trái Đất nhất từ trước đến nay
  • Ngày 21/1/2025, thu nhận được tín hiệu GNSS ở khoảng cách 330.800 km (209.900 dặm) từ Trái Đất
  • Kỷ lục trước đó thuộc về sứ mệnh Magnetospheric Multiscale (MMS) của NASA
  • Ngày 20/2, sau khi đi vào quỹ đạo Mặt Trăng, hệ thống vẫn nhận được tín hiệu GNSS ở khoảng cách 391.000 km (243.000 dặm)
  • Qua đó xác nhận khả năng dùng GNSS để điều hướng trong không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng (cislunar space)
• Thí nghiệm LuGRE sẽ tiếp tục trong 14 ngày để thu thập thêm dữ liệu liên quan đến GNSS
• Đây cũng được ghi nhận là trường hợp đầu tiên phần cứng do Cơ quan Vũ trụ Ý phát triển hoạt động trên Mặt Trăng

Tầm quan trọng của điều hướng không gian sâu dựa trên GNSS

• Trước đây, việc xác định vị trí phải dựa trên sự kết hợp giữa các trạm theo dõi đặt trên Trái Đất và cảm biến của tàu vũ trụ
• LuGRE chứng minh rằng có thể điều hướng tự động chỉ bằng tín hiệu GNSS
• Trong tương lai, điều này sẽ mở rộng khả năng điều hướng tự chủ độc lập và chính xác cho tàu thăm dò và phi hành gia

Hợp tác trong dự án LuGRE và nghiên cứu tiếp theo

• Được đồng phát triển bởi Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard của NASA, Cơ quan Vũ trụ Ý (ASI), Qascom và Politecnico di Torino
• Được tài trợ và giám sát bởi chương trình Space Communications and Navigation (SCaN) của NASA
• Được vận chuyển lên Mặt Trăng thông qua Firefly Aerospace trong khuôn khổ chương trình Commercial Lunar Payload Services (CLPS) của NASA

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Bất chấp những thách thức về khoảng cách và vận tốc, bộ thu đã đạt độ chính xác vị trí 1,5 km và độ chính xác vận tốc 2 m/s
• Đã thu thành công tín hiệu từ 4 vệ tinh GPS (tần số L1 và L5) và 1 vệ tinh Galileo (băng E1-E5)
• Tín hiệu sẽ yếu hơn, nhưng có vẻ sẽ có lợi thế là ở xa hơn 21 lần nên ít nhiễu hơn và gần như không có phản xạ tín hiệu
• Tôi thắc mắc việc tính toán vị trí sẽ khó đến mức nào khi các vệ tinh tập trung trong một phần nhỏ của bầu trời và ở khoảng cách tương đối gần so với khoảng cách tới bộ thu
• Tiêu đề bài viết nói là GPS, nhưng thực tế là đã thu tín hiệu từ cả GPS và Galileo, nên số lượng vệ tinh GNSS dùng để khóa vị trí đã tăng lên
• Bài viết không nói rõ, và đây có thể là câu hỏi cơ bản, nhưng tôi tự hỏi liệu điều đó có nghĩa là không cần phải tính đến hiệu ứng độ trễ thời gian hay không
• Dù đã thử ở Mặt Trăng, có vẻ nó không chỉ giới hạn ở Mặt Trăng. Có vẻ có thể lấy được vị trí ở bất kỳ đâu trong quỹ đạo Trái Đất, tới độ cao 380.000 km. Độ chính xác 1,5 km là rất ấn tượng
• Ngoài suy hao do khoảng cách, các vệ tinh dẫn đường chủ yếu hướng ăng-ten về phía Trái Đất, nhưng cũng có thể có vệ tinh phát xạ ra phía ngoài. Tuy nhiên, tôi không kỳ vọng có thể thu được từ một nửa số vệ tinh
• Thật sự rất hay. Có vẻ nó chỉ hoạt động ở phía hướng về chòm vệ tinh GNSS. Ở phía bên kia thì không có tín hiệu để dùng
• Tôi thích việc họ thử những ý tưởng bất ngờ như thế này
• Tôi tự hỏi liệu điều này có khiến Pathfinder của ESA trở nên không cần thiết hay không. Hay là nó đang đo một thứ vật lý khác
• Tôi tự hỏi khi nào họ sẽ lắp các vệ tinh GPS quanh Sao Hỏa. Hoặc có lẽ lắp vệ tinh quanh Mặt Trăng còn tốt hơn. So với 12K của GPS, các mức 9K và 14K có vẻ không tệ vì nằm khá xa bề mặt. Ngoài ra còn có ít khí quyển và ít nhiễu vô tuyến hơn
• Trước đây tôi hiểu rằng dự án Artemis bao gồm việc tạo PNT (định vị, dẫn đường, thời gian) trong không gian giữa Trái Đất và Mặt Trăng. Tôi từng nghĩ chỉ các vệ tinh GNSS của Trái Đất sẽ không đủ. Tôi tự hỏi liệu kế hoạch đó có thay đổi không