NASA empfängt erstmals erfolgreich GPS-Signale auf dem Mond

• NASA und die Italienische Raumfahrtagentur (ASI) haben am 3. März mit dem Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) erstmals erfolgreich erdgestützte Navigationssignale auf der Mondoberfläche empfangen und verfolgt
• Das bedeutet, dass GNSS-Signale (Global Navigation Satellite System) auch auf dem Mond empfangen und verfolgt werden können. Dieser Erfolg eröffnet die Möglichkeit, NASAs Artemis-Missionen sowie künftige Mond- und Marsmissionen mit autonomen Technologien zur Bestimmung von Position, Geschwindigkeit und Zeit zu unterstützen
• Damit ist ein wichtiger Grundstein für den künftigen Aufbau präziser Navigationssysteme für die Erkundung des Mondes und des tiefen Weltraums gelegt

Überblick über die LuGRE-Mission und wichtigste Erfolge

• LuGRE landete am 2. März an Bord des Landers Blue Ghost von Firefly Aerospace auf dem Mond
• Die wissenschaftliche Mission begann im Goddard Space Flight Center der NASA
• Das Experiment wurde mit der Erwartung durchgeführt, GPS- und europäische Galileo-GNSS-Signale erfassen und verfolgen zu können
• Am 3. März um 2 Uhr morgens (EST) gelang auf der etwa 360.000 km entfernten Mondoberfläche der Empfang von GNSS-Signalen und der erste erfolgreiche Navigation Fix

Weitere GNSS-Rekorde und Ausblick

• LuGRE stellte einen neuen Rekord für den Empfang von GNSS-Signalen in der größten Entfernung von der Erde auf
  • Am 21. Januar 2025 wurden GNSS-Signale in einer Entfernung von 330.800 km (209.900 Meilen) von der Erde empfangen
  • Den bisherigen Rekord hielt NASAs Magnetospheric Multiscale (MMS) Mission
  • Am 20. Februar wurden nach dem Eintritt in die Mondumlaufbahn auch in 391.000 km (243.000 Meilen) Entfernung GNSS-Signale empfangen
  • Damit wurde die Möglichkeit bestätigt, GNSS auch für Navigation im cislunaren Raum zwischen Erde und Mond zu nutzen
• Das LuGRE-Experiment läuft 14 Tage weiter, um zusätzliche GNSS-Daten zu sammeln
• Zugleich ist dies der erste dokumentierte Fall, in dem von der Italienischen Raumfahrtagentur entwickelte Hardware auf dem Mond funktioniert hat

Bedeutung GNSS-basierter Deep-Space-Navigation

• Bisher musste die Positionsbestimmung durch die Kombination erdgestützter Trackingstationen mit den Sensoren eines Raumfahrzeugs erfolgen
• LuGRE hat nachgewiesen, dass automatische Navigation auch allein mit GNSS-Signalen möglich ist
• Damit erweitern sich künftig die Möglichkeiten für unabhängige und präzise autonome Navigation von Raumsonden und Astronauten

Zusammenarbeit im LuGRE-Projekt und weitere Forschung

• Gemeinsame Entwicklung durch NASAs Goddard Space Flight Center, die Italienische Raumfahrtagentur (ASI) sowie Qascom und Politecnico di Torino
• Finanzierung und Aufsicht durch das Space Communications and Navigation (SCaN) Program der NASA
• Über Firefly Aerospace im Rahmen von NASAs Commercial Lunar Payload Services (CLPS) Program zum Mond transportiert

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Hacker-News-Kommentare

• Trotz der Herausforderungen bei Entfernung und Geschwindigkeit erreichte der Empfänger eine Positionsgenauigkeit von 1,5 km und eine Geschwindigkeitsgenauigkeit von 2 m/s
• Signale von 4 GPS-Satelliten (L1- und L5-Frequenzen) sowie von 1 Galileo-Satelliten (E1-E5-Band) wurden erfolgreich empfangen
• Das Signal wird schwächer sein, aber da die Entfernung 21-mal größer ist, könnte es den Vorteil geben, dass es weniger Rauschen und fast keine Signalreflexionen gibt
• Ich frage mich, wie schwierig die Positionsberechnung wird, wenn die Satelliten auf einen kleinen Teil des Himmels konzentriert sind und im Vergleich zur Entfernung zum Empfänger relativ nah beieinander liegen
• Im Titel des Artikels ist von GPS die Rede, tatsächlich wurden aber Signale von GPS und Galileo empfangen, wodurch sich die Zahl der GNSS-Satelliten für einen Positionsfix erhöht hat
• Aus dem Artikel geht das nicht klar hervor, und es ist eine Anfängerfrage, aber bedeutet das, dass Zeiteffekte durch Verzögerung nicht berücksichtigt werden müssen?
• Der Versuch wurde zwar auf dem Mond durchgeführt, scheint aber nicht auf den Mond beschränkt zu sein. Offenbar lässt sich überall in der Erdumlaufbahn bis zu einer Höhe von 380.000 km eine Position bestimmen. Die Genauigkeit von 1,5 km ist beeindruckend
• Neben der Dämpfung durch die Entfernung richten Navigationssatelliten ihre Antennen hauptsächlich zur Erde, aber es könnte Satelliten geben, die auch nach außen abstrahlen. Dennoch würde ich nicht erwarten, dass man von der Hälfte der Satelliten Signale empfangen kann
• Wirklich cool. Es scheint nur auf der Seite zu funktionieren, die den GNSS-Konstellationen zugewandt ist. Auf der anderen Seite gibt es keine nutzbaren Signale
• Mir gefällt, dass solche unerwarteten Ideen ausprobiert werden
• Ich frage mich, ob das ESA Pathfinder überflüssig macht. Oder ob dort etwas anderes von materieller Bedeutung gemessen wird
• Ich frage mich, wann GPS-Satelliten um den Mars herum installiert werden. Oder vielleicht wäre es besser, Satelliten um den Mond zu platzieren. Mit 9K und 14K im Vergleich zu den 12K von GPS scheint das von der Oberfläche aus ziemlich weit entfernt, aber nicht schlecht zu sein. Außerdem gibt es weniger Atmosphäre und weniger Funkrauschen
• Ich hatte zuvor verstanden, dass das Artemis-Projekt die Erzeugung von PNT (Position, Navigation, Timing) im Raum zwischen Erde und Mond umfasst. Ich dachte nicht, dass die GNSS-Satelliten der Erde dafür ausreichen würden. Ich frage mich, ob sich dieser Plan geändert hat