Tracy Cozzens - Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam tổng hợp biên soạn.

Chuyến du hành tới Mặt Trăng thực hiện nhiệm vụ Artemis và các kế hoạch của NASA về chuyến bay dài tới Sao Hỏa, nhiều chức năng dẫn đường mới được lựa chọn là nghiên cứu khoa học chủ đạo, cùng với đó là khả năng thám hiểm của con người.

Thông qua bước khởi động chương trình nhiệm vụ CLPS (Commercial Lunar Payload Services) của NASA, Firefly Aerospace of Cedar Park, bang Texas sẽ bàn giao thiết bị tải thử nghiệm trong hợp phần nền tảng Mare Crisium trong nhiệm vụ Mặt Trăng. Thiết bị thử nghiệm LuGRE (Lunar GNSS Receiver Experiment) của NASA sẽ được thử nghiệm kiểm tra sức mạnh năng lực của thiết bị dẫn đường thế hệ mới sử dụng tín hiệu GNSS từ trái đất ngay trên Mặt Trăng lần đầu tiên trong lịch sử.

“Trong trường hợp này, chúng tôi sẽ đẩy tới hạn lớp màng chắn để kiểm tra xem khả năng thực thi của kỹ thuật GNSS tới đâu – khi đó, chúng ta sẽ mở rộng năng lực tiếp cận của các hệ thống đã được xây dựng để cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng trên mặt đất, không gian và trong hàng hải đồng thời cũng bao hàm luôn cả phân khúc không gian, là phân khúc đang có mức tăng trưởng rất nhanh”, J.J. Miller Phó giám đốc Chính sách, Chiến lược Truyền dẫn thuộc chương trình SCaN (Space Communication and Navigation) của NASA phát biểu. “Điều này sẽ cải thiện một cách toàn diện độ chính xác và tính sẵn sàng của tất cả những gì chúng ta đã tạo từ các nhiệm vụ Apollo, cho phép chúng ta thử nghiệm thêm nhiều tình huống hoạt động và khả năng mềm dẻo đa dạng trong lựa chọn các thiết bị đi kèm”.

LuGRE là thiết bị được phát triển từ mối quan hệ hợp tác với Cơ quan Không gian Italia ASI (Italian Space Agency). Thiết bị dẫn đường này có khả năng nhận tín hiệu từ cả hai hệ thống vệ tinh định vị là GPS và Galileo, và sẽ sử dụng chúng để tính toán vị trí GNSS cố định (GNSS Location Fixes) trong suốt quá trình di chuyển tới Mặt Trăng và cả khi đã hạ cánh lên bề mặt của hành tinh này.

“Các nhiệm vụ không gian gần với Trái đất trong thời gian dài đều sử dụng thiết bị GNSS trong hợp phần dẫn đường và tính toán thời gian”, Joel Parker, chuyên gia nghiên cứu nguyên lý của LuGRE đang làm việc tại Goddard Space Flight Center, Greenbelt, bang Maryland nói. “Những năm gần đây, NASA và cộng đồng quốc tế đã cố gắng tìm cách đẩy tới hạn để kiểm tra xem khả năng sử dụng các kỹ thuật định vị dẫn đường này trong khu vực không gian mở rộng và vượt xa hơn thế nữa”.

Các nhiệm vụ trong khu vực dịch vụ không gian của GNSS (GNSS Space Service Volume) có độ cao được xác định từ 1.800 dặm đến 22.000 dặm. Thiết bị sẽ thu nhận các tín hiệu di chuyển vượt tràn qua phần ngoại biên của Trái đất phát đi từ các vệ tinh GNSS nằm ở phía mặt bên kia (như trong hình vẽ dưới). Nhiệm vụ thử nghiệm kiểm tra xác định khu vực dịch vụ không gian của GNSS đã được khởi động vào những năm đầu của kỷ nguyên mới. Kể từ đó, nhiều nhiệm vụ triển khai trong khu vực dịch vụ không gian đã xác định mức độ tin cậy khi sử dụng kỹ thuật GNSS trong định vị dẫn đường.

Năm 2016, trong quá trình NASA triển khai nhiệm vụ MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) đã ghi nhận kỷ lục về khả năng triển khai hoạt động của kỹ thuật định vị vệ tinh GPS ở độ cao 43.500 dặm tính từ Trái đất, ở thời điểm này đây là một phát hiện đáng giá. Sau đó, vào năm 2019, nhiệm vụ MMS lại một lần nữa tự phá vỡ kỷ lục cũ của chính mình để lập nên kỷ lục mới khi tính toán được vị trí của thiết bị sử dụng các tín hiệu GPS ở độ cao 116.300 dặm tính từ trái đất – Khoảng cách này bằng một nửa quãng đường tới Mặt Trăng.

Chi tiết các khu vực khác nhau có khả năng phù trùm tín hiệu định vị vệ tinh GNSS

Để xác định được năng lực hoạt động của tín hiệu định vị GNSS ở độ cao đặc biệt này, tất cả các nhiệm vụ đã thực hiện đều sử dụng các máy thu GNSS có độ nhạy đặc biệt cao. Tương tự như vậy, LuGRE sẽ sử dụng một máy thu tín hiệu yếu đặc biệt được phát triển bởi Qascom, một công ty của Italia đặc biệt chuyên nghiệp trong các giải pháp an ninh an toàn không gian và dẫn đường vệ tinh, Qascom nhận nguồn vốn hoạt động từ ASI.

Các nhóm làm việc tham gia chương trình LuGRE hiện đang trong giai đoạn kiểm tra thử nghiệm thiết bị tải đặc biệt này để chuẩn bị chuyển giao thiết bị LuGRE phục vụ cho quá trình tích hợp vào module hạ cánh “Blue Ghost” của Firefly vào tháng 11 năm 2022. Chương trình phóng vệ tinh theo dự kiến sẽ không thể sớm hơn năm 2024 và được thực hiện từ Cape Canaveral, bang Florida sử dụng tên lửa đẩy Space X Falcon 9.

Trong chuyến bay kéo dài nhiều tuần tới Mặt Trăng, LuGRE sẽ thu thập các tín hiệu GNSS và thực hiện thử nghiệm năng lực dẫn đường của thiết bị ở độ cao khác nhau và trong vùng quỹ đạo Mặt Trăng. Sau khi hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng, LuGRE sẽ triển khai ăng ten của thiết bị và bắt đầu thu thập số liệu trong 12 ngày, với khả năng sẽ mở rộng thêm các hoạt động của nhiệm vụ này. NASA và ASI sẽ cùng xử lý và phân tích số liệu tải về Trái đất, sau đó sẽ cùng chia sẻ và công bố rộng rãi các kết quả tính toán.

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn