Una imagen de alta definición de la Tierra tomada por el orbitador lunar Kaguya de Japón en noviembre de 2007. Crédito: JAXA/NHK
Una nueva era de exploración lunar está en ascenso, con docenas de misiones lunares planificadas para la próxima década. Europa está a la vanguardia aquí, contribuyendo a la construcción de la estación lunar Gateway y la nave espacial Orion, destinada a llevar a los humanos de regreso a nuestro satélite natural, así como al desarrollo de su gran módulo de aterrizaje lunar logístico, conocido bajo el nombre de Argonaut. Dado que docenas de misiones operarán en la Luna y sus alrededores y deberán comunicarse entre sí y fijar sus posiciones independientemente de la Tierra, esta nueva era requerirá su propio tiempo.
Como resultado, las organizaciones espaciales comenzaron a pensar en cómo mantener el tiempo en la Luna. Habiendo comenzado con una reunión en el Centro de Tecnología ESTEC de la ESA en los Países Bajos en noviembre pasado, la discusión es parte de un esfuerzo más amplio para llegar a un entendimiento común.LunaNetarquitectura que cubre los servicios de comunicación y navegación lunares.
Impresión artística de un escenario de exploración lunar. Crédito: ESA–ATG
Arquitectura para la Exploración Lunar Conjunta
«LunaNet es un marco de estándares, protocolos y requisitos de interfaz mutuamente acordados para que futuras misiones lunares trabajen juntas, conceptualmente similar a lo que hemos hecho en la Tierra para el uso conjunto de[{» attribute=»»>GPS and Galileo,” explains Javier Ventura-Traveset, ESA’s Moonlight Navigation Manager, coordinating ESA contributions to LunaNet. “Now, in the lunar context, we have the opportunity to agree on our interoperability approach from the very beginning, before the systems are actually implemented.”
Timing is a crucial element, adds ESA navigation system engineer Pietro Giordano: “During this meeting at ESTEC, we agreed on the importance and urgency of defining a common lunar reference time, which is internationally accepted and towards which all lunar systems and users may refer to. A joint international effort is now being launched towards achieving this.”
On the 20th day of the Artemis I mission, Orion captures the Moon during its lunar flyby. The image was taken by a camera mounted on the European Service Module solar array wings, on December 5, 2022. Credit: NASA
Up until now, each new mission to the Moon is operated on its own timescale exported from Earth, with deep space antennas used to keep onboard chronometers synchronized with terrestrial time at the same time as they facilitate two-way communications. This way of working will not be sustainable however in the coming lunar environment.
Once complete, the Gateway station will be open to astronaut stays, resupplied through regular NASA Artemis launches, progressing to a human return to the lunar surface, culminating in a crewed base near the lunar south pole. Meanwhile, numerous uncrewed missions will also be in place – each Artemis mission alone will release numerous lunar CubeSats – and ESA will be putting down its Argonaut European Large Logistics Lander.
Artist’s impression of the lunar Gateway, a habitat, refueling, and research center for astronauts exploring our Moon as part of the Artemis program. Credit: NASA/Alberto Bertolin
These missions will not only be on or around the Moon at the same time, but they will often be interacting as well – potentially relaying communications for one another, performing joint observations or carrying out rendezvous operations.
Moonlight satellites on the way
“Looking ahead to lunar exploration of the future, ESA is developing through its Moonlight program a lunar communications and navigation service,” explains Wael-El Daly, system engineer for Moonlight. “This will allow missions to maintain links to and from Earth, and guide them on their way around the moon and on the surface, allowing them to focus on their core tasks. But also, Moonlight will need a shared common timescale in order to get missions linked up and to facilitate position fixes.”
ESA’s Moonlight initiative involves expanding satnav coverage and communication links to the Moon. The first stage involves demonstrating the use of current satnav signals around the Moon. This will be achieved with the Lunar Pathfinder satellite in 2024. The main challenge will be overcoming the limited geometry of satnav signals all coming from the same part of the sky, along with the low signal power. To overcome that limitation, the second stage, the core of the Moonlight system, will see dedicated lunar navigation satellites and lunar surface beacons providing additional ranging sources and extended coverage. Credit: ESA-K Oldenburg
And Moonlight will be joined in lunar orbit by an equivalent service sponsored by NASA – the Lunar Communications Relay and Navigation System. To maximize interoperability these two systems should employ the same timescale, along with the many other crewed and uncrewed missions they will support.
Fixing time to fix position
Jörg Hahn, ESA’s chief Galileo engineer and also advising on lunar time aspects comments: “Interoperability of time and geodetic reference frames has been successfully achieved here on Earth for Global Navigation Satellite Systems; all of today’s smartphones are able to make use of existing GNSS to compute a user position down to a meter or even decimeter level.
Picture of the far side of the Moon taken on flight day six of the Artemis I mission from the Orion spacecraft optical navigation camera. Credit: NASA
“The experience of this success can be re-used for the technical long-term lunar systems to come, even though stable timekeeping on the Moon will throw up its own unique challenges – such as taking into account the fact that time passes at a different rate there due to the Moon’s specific gravity and velocity effects.”
Setting global time
Accurate navigation demands rigorous timekeeping. This is because a satnav receiver determines its location by converting the times that multiple satellite signals take to reach it into measures of distance – multiplying time by the speed of light.
Your satnav receiver needs a minimum of four satellites in the sky, their onboard clocks synchronized and orbital positions monitored by global ground segments. It picks up signals from each satellite, which each incorporate a precise time stamp. By calculating the length of time it takes for each signal to reach your receiver, the receiver builds up a three-dimensional picture of your position – longitude, latitude, and altitude – relative to the satellites. Future receivers will be able to track Galileo satellites in addition to US and Russian navigation satellites, providing meter-scale positioning accuracy almost anywhere on or even off Earth: satnav is also heavily used by satellites. Credit: ESA
All the terrestrial satellite navigation systems, such as Europe’s Galileo or the United States’ GPS, run on their own distinct timing systems, but these possess fixed offsets relative to each other down to a few billionths of a second, and also to the UTC Universal Coordinated Time global standard.
The replacement for Greenwich Mean Time, UTC is part of all our daily lives: it is the timing used for Internet, banking, and aviation standards as well as precise scientific experiments, maintained by the Paris-based Bureau International de Poids et Mesures (BIPM).
Galileo is based on a worldwide time reference called Galileo System Time (GST), the standard for Europe’s satellite navigation system, kept close to UTC with an accuracy of 28 billionths of a second. Accurate timings enable accurate ranging for position and navigation services, and their dissemination is an important service in its own right. Credit: ESA
The BIPM computes UTC based on inputs from collections of atomic clocks maintained by institutions around the world, including ESA’s ESTEC technical center in Noordwijk, the Netherlands, and the ESOC mission control center in Darmstadt, Germany.
Designing lunar chronology
Among the current topics under debate is whether a single organization should similarly be responsible for setting and maintaining lunar time. And also, whether lunar time should be set on an independent basis on the Moon or kept synchronized with Earth.
A mosaic of the south pole of our Moon showing locations of major craters, with images taken by NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter. Credit: NASA/GSFC/Arizona State University
The international team working on the subject will face considerable technical issues. For example, clocks on the Moon run faster than their terrestrial equivalents – gaining around 56 microseconds or millionths of a second per day. Their exact rate depends on their position on the Moon, ticking differently on the lunar surface than from orbit.
“Of course, the agreed time system will also have to be practical for astronauts,” explains Bernhard Hufenbach, a member of the Moonlight Management Team from ESA’s Directorate of Human and Robotic Exploration. “This will be quite a challenge on a planetary surface where in the equatorial region each day is 29.5 days long, including freezing fortnight-long lunar nights, with the whole of Earth just a small blue circle in the dark sky. But having established a working time system for the Moon, we can go on to do the same for other planetary destinations.”
Finalmente, para trabajar bien en conjunto, la comunidad internacional también deberá acordar un «marco de referencia selenocéntrico» común, similar al papel que juega en la Tierra el marco de referencia terrestre internacional, que permita la medición consistente de distancias precisas entre puntos en nuestro planeta. . Los marcos de referencia personalizados correctamente son ingredientes esenciales de los sistemas GNSS actuales.
“A lo largo de la historia humana, la exploración ha sido en realidad un factor clave para mejorar los modelos de referencia geodésica y de tiempo”, agrega Javier. “Ciertamente, es un momento emocionante para hacer eso ahora para la Luna, trabajando para definir una escala de tiempo acordada internacionalmente y una referencia selenocéntrica común, que no solo garantizará la interoperabilidad entre los diferentes sistemas de navegación lunar, sino que también promoverá un gran número de oportunidades de investigación y aplicaciones en el espacio cislunar.
La misión de eliminación de desechos ClearSpace-1 cambió de objetivo después de detectar una colisión de desechos espaciales del objetivo con desechos imposibles de rastrear. Empresa de eliminación de desechos espaciales Espacio libre anunció la decisión el 24 de abril.
ClearSpace avanzó a la siguiente etapa de la misión ClearSpace-1 después de una revisión técnica y programática con el Agencia Espacial Europea (ESA). El objetivo de escombros se ha modificado para ajustar los requisitos de la misión, simplificar la estructura de su equipo industrial y reducir el riesgo.
Ahora se espera que la nueva misión ClearSpace-1 se encuentre con PROBA-1, una nave espacial de la ESA con capacidades totalmente autónomas que capturará y realizará una maniobra de disminución del perigeo en el veterano satélite espacial de 20 años. La misión utilizará un mecanismo de captura de cuatro brazos para agarrar el satélite cliente y luego reingresar de manera segura a la atmósfera de la Tierra, donde se quemará.
El objetivo inicial de la misión, un adaptador de carga útil VESPA que quedó en órbita durante el lanzamiento de Vega en 2013, era golpeado por otros desechos espaciales el año pasado.
La ESA ha permitido continuar con la fase preparatoria que será ejecutada por un consorcio liderado por la empresa alemana OHB SE, que suministrará el bus satélite y se encargará de la integración y lanzamiento del sistema. ClearSpace proporcionará liderazgo técnico en operaciones de proximidad y captura.
«Nos sentimos honrados de colaborar con OHB y permanecer a la vanguardia del servicio en órbita con la misión ClearSpace-1», dijo Luc Piguet, director ejecutivo de ClearSpace.
La nave espacial STEREO A de la NASA detectó una poderosa llamarada solar arrancando la cola del cometa Pons-Brooks, aunque rápidamente volvió a crecer. Esta no es la primera vez que STEREO A ve al Sol jugando con una bola de nieve sucia como esta, pero las imágenes son particularmente dramáticas.
Las colas de los cometas son cosas tenues que se crean cuando el viento solar empuja el gas y el polvo liberados por la sublimación del hielo lejos de la cabeza del cometa. No hace falta mucho para molestarlos; A veces se ven cometas con dos colas, una de gas y otra de polvo, apuntando en direcciones algo diferentes, siendo la cola de gas particularmente sensible a las condiciones.
Cuando las erupciones solares generan eyecciones de masa coronal (CME) desde la superficie del Sol, las partículas expulsadas pueden afectar las colas de los cometas, y la nave espacial STEREO, que rastrea las tormentas solares, ha detectado esto con frecuencia. Véase, por ejemplo, este caso de 2013 en el que se pudieron ver dos cometas en el mismo campo visual, uno de ellos moviendo la cola como un renacuajo o un espermatozoide congelado pero particularmente decidido.
Una eyección de masa coronal en 2013 que logró impactar a dos cometas a la vez, como muestra STEREO.
Crédito de la imagen: Karl Battams/NASA/STEREO/CIOC
La nave espacial STEREO no sólo observa las colas de los cometas por diversión. Me gusta su sitio web Observaciones«El uso de colas de cometas como trazadores puede proporcionar datos valiosos sobre las condiciones del viento solar cerca del Sol».
Como sugiere su nombre, las naves espaciales STEREO fueron diseñadas para proporcionar vistas duales de la actividad solar, una con una órbita unas semanas más corta que la de la Tierra y la otra un poco más larga. La línea de base generalmente larga entre ellos le dio a la NASA una visión sin precedentes de la actividad solar durante una década, pero se perdió el contacto con STEREO B en 2016, e incluso una vez recuperado, los intentos de restaurarlo han fracasado.
STEREO A siguió funcionando, incluso si el acrónimo ahora es inexacto. Su nombre completo es Observatorio A de Relaciones Solar-Terrestres y continúa ayudando a los astrónomos a comprender cómo la variabilidad del Sol afecta a la Tierra. Como muestran estas imágenes, lo mismo ocurre con otros componentes del sistema solar.
El 12 de abril, STEREO A detectó un importante despegue de CME desde el Sol. Este evento se alejaba casi directamente de la Tierra, por lo que no provocó ninguna aurora aquí, aunque ocurrió otra aproximadamente al mismo tiempo. cielo iluminado sobre Tasmania. Pero una semana después, Spaceweather.com se dio cuenta el efecto que tuvo el evento sobre el cometa Pons-Brooks. En lenguaje astronómico, se trató de un «evento de desconexión» en el que la fuerza añadida del viento solar provocó que la cola del núcleo del cometa se rompiera y partiera como la bandera de Rohan hacia el espacio. Las dos torres.
El efecto fue tan fuerte en parte porque la CME era muy poderosa, pero también porque Pons-Brooks estaba a 120 millones de kilómetros (75 millones de millas) del Sol, o el 80 por ciento de la distancia de la Tierra. Aunque desde la perspectiva de STEREO A el cometa parece casi chocar con Júpiter, el planeta gigante estaba casi mil millones de kilómetros (620 millones de millas) más lejos y apenas se habría visto afectado.
Pons-Brooks no ha estado exactamente a la altura de su apodo últimamente. Se le puso la etiqueta de «Cometa del Diablo» porque durante su paso explotó varias veces (como en visitas anteriores) y algunas de ellas produjeron lo que parecían cuernos del diablo. Desafortunadamente, las explosiones se detuvieron justo cuando podrían haber permitido que más personas vieran el cometa. Es particularmente desafortunado que ninguna coincidiera con esta CME; imaginen una erupción que se lleva algo mucho más brillante y complejo.
La buena noticia es que, si bien los cometas a menudo se comparan con los gatos, en lo que respecta a sus colas, se parecen más a eslizones, que pueden perder sus apéndices y volver a crecer.
SpaceX envió otro lote de sus satélites de Internet Starlink al cielo hoy (23 de abril).
Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó hoy de la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida a las 6:17 p.m.EDT (22:17 GMT).
La primera etapa del Falcon 9 regresó a la Tierra para un aterrizaje vertical aproximadamente 8,5 minutos después del lanzamiento, como estaba previsto. Aterrizó en el dron SpaceX Just Read the Instrucciones estacionado en el Océano Atlántico.
Relacionado: Tren satelital Starlink: cómo verlo y rastrearlo en el cielo nocturno
Este fue el noveno lanzamiento y aterrizaje de este propulsor en particular, según un Descripción de la misión SpaceX. Cinco de sus ocho despegues anteriores fueron misiones Starlink.
La etapa superior del Falcon 9 continuará transportando los 23 satélites Starlink a la órbita terrestre baja (LEO) hoy, desplegándolos aproximadamente 65 minutos después del despegue.
El lanzamiento de esta noche fue el 41 del año para SpaceX y el 28 de 2024 dedicado a construir la megaconstelación Starlink, masiva y en constante crecimiento. Hay casi 5.800 Los satélites Starlink están operativos en LEO en este momento, según el astrofísico y rastreador de satélites Jonathan McDowell.
¡Las últimas noticias espaciales, las últimas actualizaciones sobre lanzamientos de cohetes, eventos de observación del cielo y mucho más!
El lanzamiento de Starlink terminó siendo la primera mitad de un vuelo espacial doble: un vehículo Rocket Lab Electron lanzó dos satélites, incluido un demostrador de tecnología de navegación solar de la NASA, desde Nueva Zelanda hoy a las 6:33 p.m.EDT (22:33 GMT).
Nota del editor: Esta historia se actualizó a las 6:30 p.m. ET del 23 de abril con noticias sobre el exitoso lanzamiento y aterrizaje de la primera etapa.