Teknologisk fix gør GPS klar til brug på Månen
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Teknologisk fix gør GPS klar til brug på Månen

Illustration: China Lunar Exploration Project

Med kun fire år til, at USA vil lande nye astronauter på Månen som led i Artemis-programmet, melder Nasa nu ud, at de formentlig kan bruge GPS-satellitter til at bestemme positionen på og omkring Månen.

Det er godt nyt for måne-ambitionerne på flere punkter. Først og fremmest er et forbedret positioneringssystem på Månen afgørende for sikkerheden under missionerne. Det ved Nasa fra tidligere erfaringer i 70’erne med månebilen Buggy, der i et tilfælde oplevede at bevæge sig faretruende tæt på et stort krater, fordi de ikke havde gode hjælpemidler til at fortælle, hvor de befandt sig.

Læs også: Astronauter på månen får eget GPS-system

I dag kan astronauter finde deres position ved at beregne vinkler i forhold til stjerner og planeter, ligesom jordens søfarere har gjort. Men det er – som vi jo for længst har fundet ud af på Jorden – en besværlig sag. Astronauter kan også bestemme deres position med hjælp fra jordstationer, der kan udføre beregninger og sende en position op til fartøjer eller astronauter ved Månen. Men kommunikationen æder vigtig båndbredde og strøm.

NavCube har været testet på flere Nasa-missioner, og planen er, at den skal med på næste tur omkring Månen for at se, hvor præcis en position den kan bestemme ved brug af GPS-satellitter. Illustration: NASA/W

I stedet har Nasa over de seneste år arbejdet på en modtageenhed, der har gået under navne som Navigator GPS og NavCube, som også tidligere er blevet beskrevet i en pressemeddelelse fra Nasa.

Enheden består blandt andet af et præcisionsur og en kraftig antenne, der er i stand til at modtage signaler fra netop GPS-satellitterne, selvom de jo peger mod Jorden. Den har allerede været testet med succes på flere missioner, herunder MMS-missionen, der fandt sted i en afstand svarende til halvdelen af vejen til Månen.

Fartøj i månekredsløb kan altid se mindst fem satellitter

På den seneste IEEE-konference i Montana løftede Nasa-forskere fra Jet Propulsion Laboratory (JPL) sløret for deres seneste tanker omkring GPS omkring Månen. Her fortalte de blandt andet, at de har udregnet, at hvis informationer fra 81 satellitter er tilgængelige, heraf enkelte fra både Europas Galileo og de russiske Glosnass, så vil et fartøj i kredsløb om Månen hele tiden være i stand til at se mellem fem og 13 satellitter, hvilket vil kunne give en position med 200 til 300 meters nøjagtighed.

Det er naturligvis ikke nok til for eksempel at foretage en præcis sammenkobling i rummet med GPS, men computersimulationer viser, at forskerne kan øge præcisionen betydeligt med kendte teknologier, skriver IEEE Spectrum.

En særlig udfordring vil dog være navigation i pol-områderne, hvor Jorden vil være langt nede i horisonten og GPS-signaler nemt kan være blokeret af bakker eller kanten fra et krater. Til at løse det problem foreslår JPL-forskerne og kollegaerne fra Goddard Space Flight Center, at Nasa gør brug af en transmitter på eller nær ved Månen, som kan fungere som et referencepunkt.

Et bud er at anbringe anbringe en satellit i et højt kredsløb om Månen og kombinere den med Nasas Lunar Reconnaissance Orbiter, der har kredset om Månen siden 2009.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Med pejlinger til stjerner, Jord og Sol, burde det være meget let at finde din placering på Månen. Stjernerne er jo synlige hele tiden, da himlen er kulsort, og selv på bagsiden af Månen har du Solen af og til samt alle stjernerne. Det eneste du behøver er et tidssignal, som du kan få fra Jorden. Der er andre ting at bruge penge på, selvom det ingeniørmæssigt er en udfordring.

  • 1
  • 11

så vil et fartøj i kredsløb om Månen hele tiden være i stand til at se mellem fem og 13 satellitter,

Hvordan vil det gøre det, når den er på månens bagside? Som bekendt vender månen altid den samme side mod Jorden.

  • 3
  • 1

Dette fremgår ikke af NASA's artikel, hvor der står "enhanced clock". Hvad formålet, behovet, er, fremgår ikke.

Artiklens formulering peger i retning af den sædvanlige misforståelse, at der er et nøjagtigt ur i en sædvanlig GPS- modtager eller at der modtages et tidssignal. Tiden er een af de beregnede størrelser foruden position i to-tre dimensioner. Formålet med det indbyggede ur, som ikke er bedre end et sædvanligt ur, er alene at kunne slå op i den downloadede satellittabel for at finde aktuelt synlige satellitter på sidst kendte modtager-position - hvilket forbedre tid efter start for første fix med minutter (>< koldstart).

  • 0
  • 1

@John Johansen Som Peter Larsen påpeger, så sidder de ekstremt nøjagtige ure i hver satellit. De benyttes til at synkronisere signalernes udsendelse.

Modtagerne måler faseforskellen (tidsforsinkelsen) mellem signalerne, og denne tidsforsinkelse udtrykker afstandsforskellen, ikke afstanden, til satellitterne (med 4 afstandsforskelle og kendskab (tabel) til satellittens position kan 4 ligninger med 4 ubekendte (længde, bredde, højde, klokkeslet) løses). Det er så en række korrektioner, herunder ved anvendelse af flere frekvenser fra satellitterne, som samlet set giver den i praksis fantastiske præcision - målt med en simpel chip til under $5. Det er modtagerens pris som er mest imponerende for sædvanlige brugere = allemandseje.

Faseforskellen benyttes fordi det rent elektronisk er meget simpelt at måle nøjagtigt (husk systemet er gammelt). Dette giver så, i denne artikels sammenhæng, en interessant begrænsning på den simple afstandsforskel mellem satellitterne inordbaner OG den signalfrekvens som benyttes - periodetiden for signalet skal være mindre end tidsforsinkelsen mellem satellitsignalerne (med mindre man gennem kendskab til afstanden ("jeg er på månen") ved at der skal tillægges x periodetider). Regn selv efter.

  • 4
  • 1

Det er sikkert spændende for dem som arbejder med det, men er det så nødvendigt, at man vil bruge både vægt og penge på et sådan unødvendigt apparat. Når man kommer til Månen igen må der være andre projekter der kunne bruge pengene og vægten til et bedre formål. Siden jeg hørte det, har jeg tænkt over det fra tid til anden, og overvejet udfordringerne, og de er spændende rent ingeniørmæssigt. Jeg kan bare ikke se nogen som helst praktisk nytte af det. Håber det aldrig bliver ført ud i livet.

  • 0
  • 4

Og landing på månen er nok sikrest hvis man er i stand til at navigere.

Ja men GPS fra Jordbaserede satellitter er et misfoster. Astronomerne ved præcis hvordan stjernehimlen ser ud til enhver tid og hvert sted på månen. Et gram? Har du overvejet hvor store antennerne skal være for at få et brugbart signal. Fra Jorden har vi et par tusind kilometer til satellitterne, fra månen er det 380.000 km, og effekten falder med med kvadratet på afstanden. Desuden er satellitternes antenner rettet mod Jorden, så det signal der kommer til Månen er svækket i forvejen og måske kun muligt, når satellitterne er ved opgang og nedgang set fra Månen.

  • 0
  • 7

De fleste andre læsere af dette forum kan ved lidt omtanke sikkert finde mindst 25 vidt udbredte og meget anvendte teknologiske opfindelser / konstruktioner, som i deres oprindelige samtid blev dømt unyttige.

Min yndling er direktøren som menter at fen, skriver fem, computere (mainframes hed det) kunne dække hele verdens behov. Efter 30 år hos IBM er det en ret morsom udtalelse.

Så man skal være varsom med at spå om fremtiden. Se, hvilket er ret sjovt, StarTrek og deres info-paneler (læs tablets).

  • 3
  • 1

Fint nok at stille spørgsmålet. Mit svar er, at "positionsteknologi" som startede med vinkelmåling af himmellegemer (der er andre teknologier end de mest kendte "inklinationsmålinger") til brug for skibsnavigation, i sit nuværende stade er een af de mest anvendte og voksende teknologier. Spændvidden er fra lystsejlernavigation til robotnavigation på fabriksgulvet, eller synkronisering af elforbindelser. Anvendelserne vokser og vokser, og der kommer hele tiden spin-offs, som ikke var tænkt. Så selvom navigation for fritidsrumfart omkring Månen er hypotetisk, så er de mulige teknologiske spin-offs bestemt mulige og meget sandsynlige. DERFOR synes jeg lige netop denne facinerende teknologi er investeringsværdig.

PS: Andre mere jordnære teknologier synes noget mere gumpetunge. jeg kan f.eks. ikke forstå, at biler er så lavteknologiske som de er. Selv nu, 45 år efter første oliekrise, er bilfabrikanternes fremdrift på teknologiomeådet meget ringe. De har skabt sig en cash-cow, med rigtigt mange medarbejdere og kunder. De malker bare løs.

  • 3
  • 2

@Svend:

Ja men GPS fra Jordbaserede satellitter er et misfoster. Astronomerne ved præcis hvordan stjernehimlen ser ud til enhver tid og hvert sted på månen.

For at måle en rimelig parallelakse til stjernernes positioner, skal du bruge et teleskop med en åbning større end månen. Mon ikke GPS har en lidt bedre økonomi? Du kan pga. de store afstande til stjernerne ikke navigere med et stjernekamera som eneste instrument.

Du kunne evt. bruge en sekstant, men den vejer nok betydeligt mere end en GPS modtager, plus den kan første bruges efter landingen, dvs. den løser ikke problemet med at navigere under landingen.

Stjernekameraets formål er at orientere fartøjet sådan at parabolen peger direkte mod jorden.

Et gram? Har du overvejet hvor store antennerne skal være for at få et brugbart signal.

Antennerne vejer selvsagt nul gram. Af indlysende årsager vil man benytte den allerede medbragte parabol som til enhver tid er rettet direkte mod jorden.

Bortset fra sarkasmen, ville jeg godt vide hvorfor du synes det er værd at bruge penge på.

Hvis et månefartøj er værd at bruge penge på, så er det vel også værd at bruge penge på at kunne navigere det. Mange rumfartøjer er i tidens løb gået tabt pga. mangelfuld navigation. Udgiften til at bruge et allerede eksisterende GPS system plus allerede masseproducerede modtagere forekommer både billigt og fornuftigt i forhold til prisen for et fartøj.

  • 3
  • 0

Bortset fra sarkasmen, ville jeg godt vide hvorfor du synes det er værd at bruge penge på. Nu har jeg fremført mine argumenter for det unyttige i det, så kom gerne med dine argumenter for at det er en god ide med nytteværdi.

Hvorfor skulle jeg dog det? Jeg har ikke noget behov for at fremstå hovmodig og klog på andres vegne, så jeg overlader det trygt til dem, der har pengene, at bestemme, hvad de skal bruges til. Det tror jeg faktisk, de har bedst forstand på - uden at spørge danske pensionister.

  • 1
  • 1

Der er utrolig godt styr på hvor et fartøj i en bane om Månen er, og et landingsmodul kan næppe heller få meget hjælp af GPS.

Citat fra https://www.nasa.gov/directorates/spacetec...

Without capabilities like GPS, which is designed to help us navigate on Earth, determining a lander vehicle’s location is much like comparing visual cues (e.g., road signs, important buildings, notable landmarks) while driving a car with those cues identified on road maps.

“We have onboard satellite maps loaded onto the flight computer and a camera acts as our sensor,” explained Fritz. “The camera captures images as the lander flies along a trajectory and those images are overlaid onto the preloaded satellite maps that include unique terrain features. Then by mapping the features in the live images, we’re able to know where the vehicle is relative to the features on the map.”

Man bruger altså realtids mønster genkendelse ved sammenligning mellem et kameras billeder og kort over månen. Der er altså tale om et ret komplekst system, med deraf følgende muligheder for software bugs.

Mon ikke det simple GPS system er både billigere og mere sikkert?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten