De ontwikkeling van maannavigatiebakens door NASA vordert aanzienlijk. Met deze bakens kunnen toekomstige ruimtevaartuigen zichzelf lokaliseren en positie, snelheid en tijd met grote nauwkeurigheid identificeren. Er is een groeiende menselijke aanwezigheid in de buurt van de maan, aangezien activiteiten op, nabij en rond het oppervlak blijven toenemen. Deze navigatiehulpmiddelen zijn cruciaal om ruimtevaartuigen en mensen hun weg te laten vinden. Vergelijkbaar met hoe het Global Positioning System (GPS) op aarde navigatiesignalen levert, zijn de maannavigatiebakens gemaakt om hetzelfde te doen.
Het S-band navigatiebaken, bekend als Lunar Node 1 (LN-1), is gemaakt voor gebruik op de maan. Als onderdeel van NASA’s Commercial Lunar Payload Services (CLPS) inspanning, werd het onlangs gebouwd in het Marshall Space Flight Center (MSFC). De lancering van de missie staat momenteel gepland in het eerste kwartaal van 2023. De NOVA-C maanlander, ontwikkeld door Intuitive Machines, zal LN-1 naar het maanoppervlak brengen.
Het doel van de LN-1 is om navigatiesystemen te tonen die nabije oppervlakte- en orbitale operaties rond de maan mogelijk kunnen maken. Bovendien zullen ze de autonomie bevorderen en de afhankelijkheid van veelgebruikte aardse communicatiemiddelen, zoals NASA’s Deep Space Network, verminderen. De overdracht van toestands- en timinggegevens naar de aarde zal tijdens de hele missie door LN-1 worden uitgevoerd. De gegevens worden geregistreerd door DSN-grondstations om de prestaties te beoordelen. Er moeten meerdere referenties tegelijk zichtbaar zijn voor gebruikers om een real-time oplossing te bieden die vergelijkbaar is met GPS. Hardware en mogelijkheden van LN-1 kunnen worden opgenomen in een veel grotere infrastructuur zodra dit communicatienetwerk voor de maan tot stand is gebracht.
Het ontwerp van de LN-1 maakt gebruik van CubeSat-onderdelen en Multi-spacecraft Autonomous Positioning System (MAPS)-algoritmen. Hierdoor maakt het ontwerp autonome positionering van ruimtevaartuigen mogelijk met behulp van navigatiemetingen. De radio van LN-1 zal worden gebruikt om verschillende dingen uit te voeren. Ze omvatten op pseudo-ruis (PN) gebaseerde, eenrichtings, niet-coherent bereik en Doppler-tracking naast de presentatie van de MAPS-algoritmen. Het doel is om alternatieve navigatiemethoden en vergelijkingen te bieden voor het beoordelen van de prestaties. De LN-1 CAD-modellen tonen de kleine omvang van de LN-1 payload en dankzij de modulaire constructie kan deze eenvoudig worden geïntegreerd in een reeks gastvoertuigen.
Het testen met de verwachte operationele grondstations begon nadat de LN-1-lading was voltooid en afgeleverd. Met deze tests werd de RF-compatibiliteit tussen de DSN en de LN-1-payload met succes vastgesteld. De demonstratie bevestigde dat de DSN in staat is om S-band telecommunicatiesignalen te ontvangen in alle beoogde operationele modi. Deze modi zijn nodig om telemetrie- en bereikgegevens van LN-1 te analyseren.
Toekomstige autonome maanactivanavigatie kan mogelijk worden gemaakt door deze nieuwe technologie en de MAPS-algoritmen die LN-1 heeft bewezen. Toekomstige versies van LN-1 worden ontwikkeld door het MSFC-team. Ze zullen een uitgebreide dekking van het maanoppervlak bieden. Terwijl dit gebeurt, zal NASA investeren in communicatie- en navigatiefaciliteiten in de baan van de maan en nabijgelegen gebieden. De ontwikkeling van deze daaropvolgende payload zal zich concentreren op drie vitale functies: het uitvoeren van een demonstratie van navigatie tussen ruimtevaartuigen, het verzekeren van overleving van de maannacht aan boord van de payload en het verbeteren van de volwassenheid van het signaal om te voldoen aan de LunaNet Interoperability Standard voor integratie, werking en compatibiliteit met NASA’s geplande activa.
