Alors que les missions Artemis voyagent vers la lune et que la NASA prévoit le long voyage vers Mars, de nouvelles capacités de navigation seront essentielles pour la science, la découverte et l'exploration humaine.

Dans le cadre de l'initiative Commercial Lunar Payload Services de la NASA, Firefly Aerospace de Cedar Park, au Texas, fournira une charge utile expérimentale au bassin Mare Crisium de la lune. La charge utile Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) de la NASA testera pour la première fois une nouvelle capacité de navigation lunaire puissante en utilisant les signaux du système mondial de navigation par satellite (GNSS) de la Terre sur la lune. Le GNSS fait référence aux constellations de satellites couramment utilisées pour les services de positionnement, de navigation et de synchronisation sur Terre. Le GPS, la constellation GNSS exploitée par l'US Space Force, est celui que de nombreux Américains connaissent et utilisent quotidiennement.

"Dans ce cas, nous repoussons les limites de ce que le GNSS était censé faire, c'est-à-dire étendre la portée des systèmes conçus pour fournir des services aux utilisateurs terrestres, aéronautiques et maritimes afin d'inclure également le secteur spatial en croissance rapide", a déclaré J.J. Miller, directeur adjoint des politiques et des communications stratégiques pour le programme Space Communications and Navigation (SCaN) de la NASA. "Cela améliorera considérablement la précision et la résilience de ce qui était disponible pendant les missions Apollo, et permettra un équipage et des scénarios opérationnels plus flexibles."

LuGRE - développé en partenariat avec l'Agence spatiale italienne (ASI) - recevra des signaux du GPS et de la constellation GNSS européenne, Galileo, et les utilisera pour calculer les tout premiers repères de localisation GNSS en transit vers la lune et sur la surface lunaire .

"Les missions spatiales proches de la Terre s'appuient depuis longtemps sur le GNSS pour leur navigation et leur chronométrage", a déclaré Joel Parker, chercheur principal LuGRE au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Ces dernières années, la NASA et la communauté internationale ont repoussé les limites de ce qui était considéré comme possible en utilisant ces techniques dans le Space Service Volume et au-delà."

Les missions dans le volume de service spatial GNSS - d'environ 1 800 milles à 22 000 milles d'altitude - reçoivent des signaux qui se propagent au-delà du bord de la Terre à partir de satellites GNSS situés de l'autre côté de la planète. Les premières expériences Space Service Volume ont eu lieu à l'aube du nouveau millénaire. Depuis lors, de nombreuses missions du Space Service Volume ont utilisé de manière fiable le GNSS pour naviguer.

En 2016, la mission magnétosphérique multi-échelles (MMS) de la NASA a utilisé le GPS de manière opérationnelle à un record de 43 500 miles de la Terre. Puis, en 2019, MMS a battu son propre record en fixant sa position avec le GPS à 186 300 kilomètres de la Terre, à peu près à mi-chemin de la Lune.

À ces altitudes extrêmes, les missions nécessitent des récepteurs GNSS extrêmement sensibles. La mission LuGRE utilisera un récepteur de signal faible spécialisé développé par Qascom, une société italienne spécialisée dans les solutions de sécurité de la cybersécurité spatiale et de la navigation par satellite, et financé par l'ASI.

Les équipes de LuGRE testent actuellement la charge utile en vue de la livrer pour intégration sur l'atterrisseur Firefly "Blue Ghost" en novembre de cette année. Le lancement est actuellement prévu au plus tôt en 2024 depuis Cap Canaveral, en Floride, à bord d'une fusée SpaceX Falcon 9.

Pendant le vol de plusieurs semaines vers la lune, LuGRE collectera des signaux GNSS et effectuera des expériences de navigation à différentes altitudes et en orbite lunaire. Après l'atterrissage, LuGRE déploiera son antenne et commencera 12 jours de collecte de données, avec également la possibilité d'opérations de mission prolongées. La NASA et l'ASI traiteront et analyseront les données en liaison descendante vers la Terre, puis partageront les résultats publiquement.

"LuGRE est le dernier effort d'une longue série de missions conçues pour étendre les capacités GNSS à haute altitude", a déclaré Fabio Dovis, co-chercheur principal de LuGRE à l'Agence spatiale italienne. "Nous avons développé une expérience de pointe qui servira de base aux systèmes GNSS opérationnels sur la Lune."

La mission LuGRE vise à stimuler le développement des capacités de navigation basées sur le GNSS à proximité et sur la lune, alors même que la NASA prévoit de commencer à utiliser le GNSS à haute altitude de manière opérationnelle pour les futures missions lunaires. La NASA et l'ASI présenteront les résultats de ces travaux à la communauté spatiale par le biais du Comité international sur le GNSS, un forum des Nations Unies axé sur l'interopérabilité des signaux GNSS. Ces capacités sont également un tremplin vers la création de LunaNet, une architecture qui unifiera les réseaux coopératifs en services de communication et de navigation lunaires transparents.

"Les livraisons lunaires que nous achetons auprès de fournisseurs commerciaux offrent un certain nombre de nouvelles technologies innovantes et d'opportunités pour mener des expériences avec un accès abordable à la surface lunaire", a déclaré Jay Jenkins, directeur du programme Commercial Lunar Payload Services. "LuGRE est un exemple des progrès que le gouvernement et l'industrie peuvent réaliser lorsqu'ils sont unis dans leurs objectifs d'exploration."

Le développement de nouvelles utilisations du GNSS pour les opérations spatiales émergentes est une priorité pour le programme SCaN au siège de la NASA, en tant qu'organisation principale responsable de la mise en œuvre des orientations de la directive sur la politique spatiale-7, qui ordonne à la NASA d'élaborer des exigences pour le soutien GPS des opérations spatiales et de la science dans orbites supérieures et au-delà dans l'espace cislunaire. + Explorer plus loin

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