Без честной лунной спутниковой навигации России Луну не покорить

[Сергей Георгиевич Петропавловский]

Для двух открытых тем нужны знания. Желательно не раньше 2010 года. Да, даю  ссылки на интересные документы по данной теме. По "Луне-25" дошел до 110 страницы форума. Далее уже просто разговоры когда и почему. А ведь не худо вернуться на 10 лет назад и посмотреть -а чего так долго тянули с основным прибором?
Но сначала -для чего нужна сверхширокоугольная камера для посадки. Конечно это уже заключительный этап лунной навигации, но знать и понимать необходимо:

[Serge V Iz]

Ну, тогда и про те самые, известные с античности )

Построение оптической
лунной навигационной системы
на базе космических аппаратов АО «НПО Лавочкина»

Рассматривается задача создания оптической системы глобального позиционирования на Луне метровой точности, предназначенной для обслуживания
ограниченного числа абонентов. Показано, что оптимальным решением задачи будет непрерывный контроль положений световых лазерных маяков на поверхности
Луны с борта искусственного спутника Луны, оснащенного бортовой телекамерой,
а также — с борта космического аппарата, помещенного в точки Лагранжа (L1 и L2) системы Земля  –  Луна. Показана возможность реализации глобальной оптической лунной навигационной связной системы на базе космических систем, создаваемых в АО «НПО Лавочкина» космических проектов: обсерватории «Спектр-УФ», лунных аппаратов «Луна-25» и «Луна-26». Использование данных космических систем позволит перевести создание навигационной связной системы, как части будущей инженерной инфраструктуры освоения Луны, в реальную плоскость.

[pkl]

Но Дмитрий, Вы понимаете, что база на Луне намного проще современного сотового телефона и/или автомобиля?

Я не понимаю-поясните!

Летать на Луну можно на технологиях 1960-х гг. Для современного сотового телефона и автомобиля необходимы современные технологии.

[pkl]

А базу не купишь

Не умея делать простых вещей - откуда это «база» возьмётся?

Но Дмитрий, Вы понимаете, что база на Луне намного проще современного сотового телефона и/или автомобиля?

Не проще. Даже в её электронной части, не говоря уже об остальных.

Разве нужны смартфону радиолокаторы, фазированные антенные решётки, передатчики мощностью десятки и сотни ватт? И чтоб всё это не сдохло от минус 100 до плюс 100, в вакууме, при линейных и ударных перегрузках, при акустических воздействиях, и космической радиации?

Всё, что Вы перечислили, очень просто и реализуемо на транзисторах. Для создания смартфона без современных технологий /OLED, литиевые аккумуляторы и системы на чипе/ не обойтись.

Сложность смартфонов и автомобилей не в самом по себе их устройстве, а в том, чтобы делать их массово и дёшево. Вот почему расходы на создание и серийное освоение Лады Калины вполне сопоставимы с расходами на нашу лунную программу. Вовсе не из-за того, что она сложнее устроена.

Сложность смартфонов и автомобилей именно что в самом их устройстве. Именно поэтому США, одна из самых развитых стран в мире, в одиночку смогла реализовать программу полётов на Луну. А современные мобильники в одиночку делать не может. Авто - пытается, но получается так себе.

[pkl]

Кстати, по теме, идеи, подобные обсуждаемой здесь, уже много кому приходили в голову:
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=8942.0
Воз и ныне там.

[Сергей Георгиевич Петропавловский]

К означенной теме-относительно свежая статья о развитии лунной навигации из США:
Миссия НАСА на Луне побьет рекорд по тестированию навигационных сигналов
Сотрудничество позволило провести эксперимент по GPS и навигации Galileo
По мере того, как миссии «Артемида» отправляются на Луну, а НАСА планирует долгое путешествие на Марс, новые навигационные возможности будут иметь ключевое значение для науки, открытий и исследований человечества.
В рамках инициативы NASA Commercial Lunar Payload Services компания Firefly Aerospace из Сидар-Парка, штат Техас , доставит экспериментальную полезную нагрузку в бассейн Mare Crisium на Луне . Полезная нагрузка NASA Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) впервые проверит новые мощные возможности лунной навигации с использованием сигналов Глобальной навигационной спутниковой системы Земли (GNSS) на Луне. GNSS относится к спутниковым группировкам, обычно используемым для определения местоположения, навигации и синхронизации на Земле.
LuGRE, разработанный в сотрудничестве с Итальянским космическим агентством (ASI), будет принимать сигналы как от GPS, так и от европейской группировки GNSS Galileo, и использовать их для расчета первых в истории координат GNSS для определения местоположения на пути к Луне и на лунной поверхности.
Миссии в объеме космической службы GNSS — на высоте от 1800 до 22 000 миль — получают сигналы, которые проходят за край Земли, от спутников GNSS на противоположной стороне планеты. Первые эксперименты Space Service Volume произошли на заре нового тысячелетия. С тех пор многочисленные миссии космического сервиса надежно использовали GNSS для навигации.
В 2016 году в рамках магнитосферной многомасштабной миссии НАСА (MMS) GPS использовалась на рекордной высоте в 43 500 миль от Земли. Затем, в 2019 году, MMS побила свой собственный рекорд, определив свое местоположение с помощью GPS на расстоянии 116 300 миль от Земли — почти на полпути к Луне .
На таких экстремальных высотах миссиям необходимы чрезвычайно чувствительные приемники GNSS. Миссия LuGRE будет использовать специализированный приемник слабых сигналов, разработанный Qascom, итальянской компанией, специализирующейся на решениях в области космической кибербезопасности и безопасности спутниковой навигации, и финансируемый ASI.
В настоящее время команды LuGRE тестируют полезную нагрузку, готовясь к ее интеграции в посадочный модуль Firefly «Blue Ghost» в ноябре этого года. Запуск в настоящее время запланирован не ранее 2024 года с мыса Канаверал, штат Флорида, на борту ракеты SpaceX Falcon 9.
Во время многонедельного полета на Луну LuGRE будет собирать сигналы GNSS и проводить навигационные эксперименты на разных высотах и на лунной орбите. После приземления LuGRE развернет свою антенну и начнет 12-дневный сбор данных, а также может провести расширенные операции миссии. НАСА и ASI будут обрабатывать и анализировать данные, передаваемые на Землю, а затем публиковать результаты.
«LuGRE — это последняя попытка в длинной череде миссий, направленных на расширение возможностей высотной ГНСС», — сказал Фабио Довис, соруководитель исследования LuGRE в Итальянском космическом агентстве. «Мы разработали передовой эксперимент, который послужит основой для действующих систем GNSS на Луне».
Миссия LuGRE призвана стимулировать дальнейшее развитие навигационных возможностей на основе GNSS вблизи и на Луне, даже несмотря на то, что НАСА планирует начать оперативно использовать высотные GNSS для будущих лунных миссий. НАСА и АСИ представят результаты этой работы космическому сообществу через Международный комитет по ГНСС, форум Организации Объединенных Наций, занимающийся обеспечением совместимости сигналов ГНСС. Эти возможности также являются ключевым шагом на пути к созданию LunaNet — архитектуры, которая объединит совместные сети в единые лунные коммуникационные и навигационные службы.
«Лунные поставки, которые мы получаем от коммерческих поставщиков, предоставляют ряд инновационных технологий и возможностей для проведения экспериментов с доступным доступом к лунной поверхности», — сказал Джей Дженкинс, руководитель программы коммерческого обслуживания лунной полезной нагрузки. «LuGRE является одним из примеров прогресса, которого могут добиться правительство и промышленность, объединившись в своих исследовательских целях».
Изображение баннера:  Художественная визуализация LuGRE и созвездий GNSS. В действительности, наземные группировки GNSS занимают менее 10 градусов в небе, если смотреть с Луны. Фото: НАСА/Дэйв Райан.
Дэнни Бэйрд
 Центр космических полетов имени Годдарда НАСА , Гринбелт, Мэриленд.
Авторы и права: НАСА/Дэнни Бэрд.Вы не можете просматривать это вложение.

[Serge V Iz]

К теме навигации оптическими средствами -- статья с более подробным рассмотрением дальномерно-угломерных средств и расчетами бюджетов энергетики и чувствительности инструментов.

Вы не можете просматривать это вложение.

[ZOOR]

К теме навигации оптическими средствами -- статья с более подробным рассмотрением дальномерно-угломерных средств и расчетами бюджетов энергетики и чувствительности инструментов.

Вы не можете просматривать это вложение.

Хорошая статья. Многообещающая.

Этап 1 – доставка на поверхность Луны посадочной станции со светодиодным маяком, что будет первым координатным селенодезическим знаком точечных размеров, который можно будет наблюдать из космического пространства. Создание такого реперного знака будет эквивалентно созданию точки отсчета, от которой можно будет измерять относительные селенодезические координаты объектов с самой высокой точностью, что сделает его аналогом Гринвичской обсерватории на Луне (таким репером будет российский посадочный аппарат Луна 25).

Не удалось нулевой Лунный меридиан построить. Да и что-то не припомню в задачах Л-25 долгоживущего светодиодного маяка.

[Сергей Георгиевич Петропавловский]

Любопытную диссертацию от 2017 (!) года нашел:
https://www.dissercat.com/content/upravlenie-dvizheniem-kosmicheskogo-apparata-sovershayushchego-myagkuyu-posadku-na-lunu-po-s

Управление движением космического аппарата, совершающего мягкую посадку на Луну по схеме с зависаниями
тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.09, кандидат наук Хуан Ичун
Оттуда:
Учитывая указанный недостаток, одним из возможных направлений совершенствования традиционных схем реализации МП может быть переход от схемы с одним зависанием к использованию более «осторожных» схем с двумя или несколькими зависаниями КА.
При схеме с двумя зависаниями первое зависание КА после окончания ЭОТ на некоторой высоте зависания (около 2 - 3 км) позволяет с помощью современных бортовых информационных средств уточнить место посадки, а второе уже на малой высоте (около 100 - 200 м) - окончательно подтвердить сделанный выбор.
При реализации такого варианта между первым и вторым зависаниями происходит управляемый спуск КА в точку второго зависания над уточненной точкой посадки. Далее реализуются «обычные» последующие этапы управляемого спуска по вертикальной траектории. Вариант схемы с зависаниями был реализован при полете китайского КА «Чанъэ-3» в 2013 году.
Таким образом, на современном этапе развития космонавтики схемы мягкой посадки КА с зависаниями являются перспективным направлением развития полетов к Луне. Для применения таких схем необходимо решать ряд новых научно-технических задач, в том числе задачи управления движением КА на всех этапах реализации МП.
Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение эффективности применения автоматически управляемых КА, совершающих МП на лунную поверхность, путем использования схемы «с зависаниями».
.3. Траектории мягкой посадки
Как и жесткая посадка, мягкая посадки КА на лунную поверхность может быть реализована, по крайней мере, двумя способами.
Мягкая посадка с траектории прямого перелета. Если Луна располагается по нормали к траектории Земля-Луна, то скорость КА можно снизить до близкой к нулю с помощью ДТ, после чего аппарат совершит вертикальный спуск с малой скоростью на лунную поверхность. Такая «прямая» схема посадки была реализована на первых советских лунных аппаратах «Луна-9» и «Луна-16» в 1966 году. При использовании данной схемы возможные точки посадки ограничены из-за синхронного вращения Луны относительно оси ее вращения.
Мягкая посадка с селеноцентрической орбиты. Однако прямые схемы обладают рядом недостатков, в том числе обусловленных трудностями выполнения заданных терминальных требований с помощью СУ КА.
В настоящее время схема мягкой посадки с селеноцентрической орбиты ожидания является основной. В общем случае реализация данной схемы может быть представлена в виде трех основных этапов (рис. 1.2):
- перевод КА с околокруговой селеноцентрической орбиты на высоте Н ап на предпосадочную эллиптическую орбиту с небольшой высотой периселения Н ;
пер 5
- основное торможение, целью которого является снижение скорости движения КА до ее значения, близкого к нулю, т.е. обеспечение «зависания КА», совместно с понижением высоты орбиты до высоты «зависания» Нмв;
- управляемый спуск КА из точки зависания в точку посадки по траектории спуска, близкой к вертикальной траектории.
Рис. 1.2. Траектория мягкой посадки КА с селеноцентрической орбиты 1 - селеноцентрическая орбита; 2 - торможение перехода; 3 - предпосадочная эллиптическая орбита; 4 - основное торможение; 5 - управляемый спуск.
Например, на советском КА «Луна-17» ([46]), совершившем доставку модуля «Луноход-1» на лунную поверхность в 1970 году, высота орбиты ожидания Наи составляла 85 км, высота периселения эллиптической орбиты Н = 22 км, высота зависания Н = 2.2 км.

[Сергей Георгиевич Петропавловский]

Этапы мягкой посадки от Главного конструктора Казмерчука-все как надо по науке (!):
Вы не можете просматривать это вложение. Вы не можете просматривать это вложение.

[Сергей Георгиевич Петропавловский]

Да, баллистики, космические навигаторы -умнейшие специалисты. Т.е. планеты все двигаются, вращаются и при этом надо сделать такую систему навигации, что бы обеспечивала точность посадки в данном случае несколько метров для Луны. Для меня система координат связана с центром Земли и привязав одну плоскость к очень далекой звезде можно получить пересекая другой плоскостью линию, а третьей плоскостью- точку. Но когда идет привязка к трем висящим спутникам (а точнее к четырем и условно висящим ) с последующим решениями уравнений (ГЛОНАСС) -для меня это непостижимо. А там еще точное время вмешивается, тактовые импульсы.... Значит искать точность и ошибки надо в программах...

[Сергей Георгиевич Петропавловский]

Про специалистов США по лунной навигации:
https://ieeexplore.ieee.org/document/9172509/authors#authors


НАСА поставило перед собой амбициозную цель – обеспечить устойчивое присутствие человека на Луне. Инфраструктура космической связи и навигации будет играть неотъемлемую роль в реализации этой цели. В этом документе представлено высокоуровневое описание расширяемой и масштабируемой архитектуры лунной связи и навигации, известной как LunaNet. LunaNet — это сеть услуг, обеспечивающая работу на Луне. Определены три типа сервисов LunaNet: сетевые сервисы, сервисы определения местоположения, навигации и синхронизации, а также сервисы использования научных данных. Архитектура LunaNet включает в себя широкий спектр реализаций топологии, включая наземные и орбитальные узлы провайдера. В этой статье выделено несколько соображений системной инженерии в рамках сервисной архитектуры. Кроме того, представлены несколько альтернативных экземпляров LunaNet. Обсуждается возможность расширения архитектуры LunaNet до Интернета Солнечной системы.
Опубликовано в: Аэрокосмическая конференция IEEE 2020 г.

Авторы:
Центр космических полетов имени Годдарда НАСА
Шерил Грэмлинг имеет 36-летний опыт работы в области проектирования траекторий и навигации для миссий НАСА на НОО, ГСО, ВОО и точках либрации, включая ретрансляционные системы и магнитосферную многомасштабную миссию с четырьмя космическими кораблями в тетраэдрической формации. Обладая опытом работы в глобальных навигационных спутниковых системах и сетях НАСА, таких как спутниковая система слежения и ретрансляции данных, ее основными областями являются наземная и автономная оценка, наведение и контроль орбиты, экстраполяция существующих возможностей сетей и бортовых датчиков для экономически эффективного решения. достичь целей миссии. Она разработала бортовую навигационную систему Годдарда и основное летное программное обеспечение, усовершенствованную бортовую навигационную систему Годдарда, которая работает на Терре, GPM и MMS. Шерил работает руководителем отдела навигационных технологий, является старшим научным сотрудником Годдарда.

Майкл Джонсон — главный технолог Инженерно-технологического управления (ETD) НАСА/Центра космических полетов имени Годдарда (GSFC). Он привлекает людей внутри и за пределами GSFC, чтобы представить будущее со сложными и захватывающими космическими полетами. Кроме того, он возглавляет команды и влияет на них, чтобы расширить возможности и воплотить эти сложные идеи в жизнь. Прежде чем занять должность главного технолога ETD, г-н Джонсон был помощником начальника отдела технологий в электротехническом отделе Годдарда. В этой роли он способствовал развитию технологий, связанных с электротехникой, способствующих выполнению миссии и улучшающих ее. Опыт Майкла в разработке многочисленных подсистем космических полетов, от определения концепции до выполнения полетов, подготовил его к этим должностям управления технологиями. Его ранние должности в GSFC — в качестве главного инженера-подрядчика на объекте, старшего инженера-электрика в лаборатории внеземной физики Годдарда и в отделе микроэлектроники и обработки сигналов — привели к успешному развертыванию в космосе нескольких научных инструментов, включая Cassini/CAPS. и ИЗОБРАЖЕНИЕ/ЛЕНА.

     Кристофер Дж. Робертс работает руководителем миссии по инновационным приложениям в отделе технологических предприятий и следопытов миссий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Ранее он руководил разработкой сегмента стартовой связи околоземной сети, который будет обеспечивать голосовую связь астронавтов и телеметрию транспортных средств для пользователей космодрома Космического центра Кеннеди, включая флагманский корабль НАСА «Орион».