Il 15 gennaio 2025, la missione congiunta tra la NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), denominata Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), ha segnato una pietra miliare nell’esplorazione spaziale. LuGRE è stato progettato per dimostrare la possibilità di utilizzare i segnali dei sistemi di navigazione satellitare globali (GNSS), come GPS e Galileo, per la navigazione e il posizionamento sulla Luna. Questa impresa rappresenta un passo significativo verso l’estensione delle tecnologie terrestri nello spazio profondo.
Obiettivi della Missione
LuGRE mira a testare la ricezione dei segnali GNSS durante diverse fasi critiche della missione, tra cui il transito verso la Luna, l’orbita lunare e la permanenza sulla superficie lunare. L’obiettivo principale è valutare la fattibilità dell’utilizzo dei segnali GNSS per fornire informazioni precise di posizionamento, navigazione e temporizzazione (PNT) nelle vicinanze e sulla superficie della Luna. Se dimostrato con successo, questo approccio potrebbe ridurre la dipendenza dalle stazioni di controllo a Terra, semplificando le operazioni delle future missioni lunari.
Collaborazione Internazionale
Il progetto LuGRE è il risultato di una stretta collaborazione tra la NASA e l’ASI. La NASA ha fornito la gestione della missione e l’ingegneria di sistema, mentre l’ASI, in collaborazione con l’azienda italiana Qascom, ha sviluppato l’hardware e il software del ricevitore GNSS. Questa partnership rappresenta un esempio significativo di cooperazione internazionale nell’ambito dell’esplorazione spaziale, combinando risorse e competenze per raggiungere obiettivi comuni.
Componenti Tecnologiche
Il payload di LuGRE è composto da un ricevitore GNSS a segnale debole, un’antenna patch L-band ad alto guadagno, un amplificatore a basso rumore e un filtro RF. Il ricevitore è progettato per tracciare i segnali GPS L1 C/A e L5, nonché i segnali Galileo E1 ed E5a. Sarà in grado di raccogliere misurazioni di pseudorange, fase portante e Doppler, calcolare soluzioni di navigazione a bordo e registrare campioni grezzi I/Q per l’elaborazione a Terra.
Fasi della Missione
Durante il transito verso la Luna, LuGRE testerà la ricezione dei segnali GNSS a distanze crescenti dalla Terra, valutando la disponibilità e la qualità dei segnali in condizioni di spazio profondo. Una volta in orbita lunare, il sistema continuerà a monitorare i segnali GNSS per determinare la sua posizione rispetto alla superficie lunare. Infine, durante la fase di atterraggio e operazioni sulla superficie, LuGRE tenterà di ottenere il primo fix GNSS mai realizzato sulla Luna, dimostrando la capacità di utilizzare i segnali GNSS per la navigazione lunare.
Implicazioni Future
Il successo di LuGRE potrebbe rivoluzionare il modo in cui le future missioni lunari gestiranno la navigazione e il posizionamento. L’utilizzo dei segnali GNSS potrebbe fornire un metodo più autonomo e preciso per determinare la posizione dei lander, rover e astronauti sulla superficie lunare, riducendo la dipendenza dalle comunicazioni con la Terra e migliorando la sicurezza e l’efficienza delle operazioni. Inoltre, i dati raccolti da LuGRE saranno resi disponibili al pubblico, fornendo preziose informazioni per la comunità scientifica e ingegneristica interessata all’esplorazione lunare.
Sfide Tecniche
Una delle principali sfide affrontate da LuGRE è la debolezza dei segnali GNSS a distanze così elevate dalla Terra. I satelliti GNSS sono progettati per fornire copertura al pianeta, e la loro capacità di trasmettere segnali utilizzabili nello spazio profondo è limitata. Per superare questo ostacolo, il ricevitore di LuGRE è stato progettato per essere altamente sensibile, in grado di rilevare segnali deboli e operare in condizioni di basso rapporto segnale-rumore. Inoltre, l’antenna ad alto guadagno e l’amplificatore a basso rumore contribuiscono a migliorare la qualità del segnale ricevuto.
Prospettive per le Missioni Artemis
La NASA prevede di utilizzare le conoscenze acquisite da LuGRE per supportare le future missioni Artemis, che mirano a riportare gli astronauti sulla Luna e stabilire una presenza sostenibile entro la fine del decennio. La capacità di utilizzare i segnali GNSS per la navigazione lunare potrebbe semplificare le operazioni delle missioni Artemis, fornendo dati di posizionamento più precisi e riducendo la necessità di infrastrutture di supporto a Terra. Inoltre, l’esperienza acquisita con LuGRE potrebbe essere applicata a future missioni su Marte e oltre, estendendo l’utilizzo delle tecnologie GNSS nello spazio profondo.
LuGRE è stato realizzato in Italia dalla società Qascom per conto dell’Agenzia Spaziale Italiana con la collaborazione scientifica del Politecnico di Torino. Il ricevitore è posizionato sul lander commerciale Blue Ghost realizzato negli USA dalla società Firefly e sviluppato nell’ambito del programma CLPS (Commercial Lunar Payload Program) della NASA.
Fonte: Politecnico di Torino
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