NASA verbetert de mogelijkheden van wereldwijde satellietnavigatiesystemen

[univers]

NASA ontwikkelt mogelijkheden waarmee missies op grote hoogte kunnen profiteren van signalen van Global Navigation Satellite System (GNSS) -constellaties - zoals GPS die veel wordt gebruikt in de VS Deze signalen - die op aarde worden gebruikt voor navigatie en kritieke timingapplicaties - zouden NASA's Artemis kunnen leveren missies naar de maan met betrouwbare timing- en navigatiegegevens. NASA's Space Communications and Navigation (SCaN) -programma ontwikkelt de technologieën die dit doel ondersteunen.

Interoperabiliteit van de GNSS-constellaties zal de sleutel zijn om deze ambitie te realiseren. Er zijn zes GNSS-constellaties die Positie-, Navigatie- en Timingservices (PNT) bieden, elk afkomstig uit verschillende landen over de hele wereld. Vier sterrenbeelden, die worden beheerd door de VS, de Europese Unie, Rusland en China, bieden wereldwijde dekking. De andere twee, beheerd door India en Japan, bieden regionale dekking.

Door meerdere constellaties tegelijk te gebruiken, is er meer signaalbeschikbaarheid, wat een verbeterde nauwkeurigheid in navigatie en timing voor satellieten kan betekenen. Dit zou vooral handig kunnen zijn voor ruimtevaartuigen op grotere hoogten waar GNSS-signalen over het algemeen minder talrijk zijn.

Elk sterrenbeeld heeft echter unieke ontwerpen. Dit vormt een uitdaging voor ingenieurs die hopen multi-GNSS-systemen te ontwikkelen die profiteren van meerdere constellaties.


Bobcat-1 met zijn inzetbare antenne opgeborgen. Bobcat-1 zal experimenteren met de GNSS interconstellatietijdverschuiving vanuit een lage baan om de aarde. GNSS-tijdverschuivingsschattingen zijn van cruciaal belang voor gebruikers met een beperkte zichtbaarheid van GNSS-satellieten, zoals gebruikers op grote hoogte.
Credits: NASA

Bobcat-1
SCaN ondersteunt een aantal vluchtexperimenten die zullen helpen bij het ontwikkelen van multi-GNSS-mogelijkheden voor ruimtevaartuigen. Bobcat-1, ontwikkeld door NASA's Glenn Research Center in Cleveland en Ohio University, is zo'n voorbeeld.

Bobcat-1 werd in 2018 door het CubeSat Launch Initiative geselecteerd om GNSS-signalen van 250 mijl boven de grond te bestuderen. De kleine satelliet werd op 2 oktober 2020 gelanceerd naar het internationale ruimtestation aan boord van een Northrop Grumman Cygnus-ruimtevaartuig.

Op 5 november bracht het ruimtestation de CubeSat uit om aan zijn missie te beginnen. Het ruimtevaartuig zal ongeveer negen maanden in een baan om de aarde draaien en signalen van verschillende GNSS-constellaties meten. Ingenieurs zullen deze metingen gebruiken om de GNSS-prestaties beter te begrijpen, waarbij ze zich specifiek richten op variaties in tijdwaarneming tussen de sterrenbeelden.

“GNSS-gebruikers op grote hoogte zien minder satellieten. Tijdverschuivingen tussen de constellaties kunnen worden gemeten door de CubeSat en aan deze gebruikers worden verstrekt om hun positioneringsprestaties te verbeteren, ”aldus Frank Van Grass, co-hoofdonderzoeker van Bobcat van de Ohio University.


Het SCaN-testbed voorafgaand aan de lancering naar het internationale ruimtestation.
Credits: NASA

Het SCaN-testbed
Bobcat-1 bouwt voort op de erfenis van het SCaN-testbed, dat van 2012 tot 2019 multi-GNSS-mogelijkheden op het ruimtestation demonstreerde. De GPS- en Galileo-ontvanger voor het International Space Station (GARISS) - een instrument ontwikkeld in samenwerking tussen NASA en ESA (European Space Agency) - ontving signalen van zowel GPS als Galileo, de GNSS-constellatie die wordt beheerd door de Europese Unie.

Het SCaN TestBed legde ook de basis voor het Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), een commerciële Lunar Payload Services- payload die wordt ontwikkeld in samenwerking met de Italiaanse ruimtevaartorganisatie. De lading zal signalen ontvangen van zowel GPS als Galileo en zal naar verwachting de allereerste GNSS-fix op het maanoppervlak verkrijgen.

GNSS PNT-beleid en belangenbehartiging
Terwijl NASA-ingenieurs de technologieën ontwikkelen die nodig zijn voor multi-GNSS-navigatie op steeds grotere hoogten, werkt het SCaN-team samen met belanghebbenden in de Amerikaanse regering en internationaal om de GNSS-interoperabiliteit op beleidsgebied te bevorderen. Ze overleggen met het Internationaal Comité voor GNSS van de Verenigde Naties en helpen bij het ontwikkelen van aanvullende capaciteiten in het Space Service Volume en daarbuiten.

NASA heeft onlangs gewerkt aan het publiceren van GPS-antennepatronen van GPS-satellieten die tussen 1997 en 2000 zijn gelanceerd, in samenwerking met de US Space Force, de US Coast Guard en Lockheed Martin, die de satellieten hebben gebouwd. Het PNT-team werkt ook aan het vergemakkelijken van de publicatie van antennepatronen voor recentere GPS-satellieten. Met deze gegevens kunnen missieplanners de prestaties van GNSS in een hoge baan om de aarde en in de maanruimte beter beoordelen. Deze openhartigheid moedigt ook andere GNSS-providers aan om even transparant te zijn.

"GNSS-mogelijkheden blijven een revolutie teweegbrengen in de manier waarop ruimtevaartuigen navigeren in de ruimte nabij de aarde en daarbuiten", aldus NASA-navigatie-ingenieur Joel Parker. "NASA's langdurige relaties met de GNSS-providers hebben deze mogelijkheden naar nieuwe hoogten gebracht en ondersteunen de Artemis-missies op en rond de maan."

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... pabilities