آیا برای تعیین موقعیت و مسیریابی، جی‌پی‌اس در ماه کار می‌کند؟

یکی از اهداف کاوشگران بعد از سفر به ماه تحت پروژه Artemis ناسا، جمع‌آوری یخ از یکی از حفره‌های واقع در قطب جنوب این قمر است. آن‌ها برای رسیدن به این منطقه نیازمند دریافت راهنمایی و مسیریابی دقیق هستند.

کاوشگران ابزارهای متعددی در مأموریت آتی در اختیار خواهند داشت. این ابزارها برای سفر به ماه، جابه‌جایی در آن، کندن زمین و دیگر اهداف کارایی دارند. متأسفانه هنوز برای کمک به آن‌ها به‌منظور مسیریابی درست روی قمر کره زمین راهکار دقیقی وجود ندارد. اما توجه به ماهواره‌ای بودن GPS و قرارگیری ماهواره‌های این سیستم در مدار زمان، آیا می‌توان روی کاربرد جی‌پی‌اس در ماه حساب کرد؟

روی کره زمین، سیستم‌های مسیریابی ماهواره‌ای نحوه زندگی انسان‌ها را تغییر داده‌اند. باوجود تعدد سرویس‌های این‌چنینی، جی‌پی‌اس متعلق به آمریکا محبوب‌تر بوده و کاربرد بیشتری دارد. در سیاره آبی، این سیستم ناوبری، موقعیت کاربر را تشخیص داده و می‌تواند وی را برای رفتن به مقصد موردنظرش راهنمایی کند. آیا حین استفاده از GPS در ماه نیز چنین اتفاقی رخ خواهد داد؟ اگر منتظر شنیدن جواب منفی از سوی دانشمندان ناسا هستید، هنوز به توانایی بالای سیستم‌‌های ناوبری ماهواره‌ای پی نبرده‌اید! بله، جی پی اس صدها هزار کیلومتر دورتر از زمین همچنان قابل‌استفاده است!

می‌توان از جی‌پی‌اس در ماه استفاده کرد!

دو دانشمند در مرکز تحقیقاتی Propulsion Laboratory ناسا محاسباتی درباره امکان بهره بردن از GPS روی قمر کره زمین انجام دادند. ازنظر تئوری و محاسباتی این کار ممکن بوده و جی‌پی‌اس با دقتی بالا در ماه کاربرد دارد. به عبارتی سیگنال‌های ماهواره‌های جی‌پی‌اس که نزدیک به سطح کره زمین قرارگرفته‌اند، ازنظر تئوری و بر اساس محاسبات ریاضی، در فاصله 385 هزار کیلومتری نیز قابل دریافت هستند. 385 هزار کیلومتر، فاصله سطح زمین تا ماه است. این در حالی است که ماهواره‌های موقعیت‌یاب در فاصله 20 هزار کیلومتری از زمین قرارگرفته‌اند.

در تحقیق دانشمندان مرکز تحقیقاتی Propulsion Laboratory، نقشه‌ای از مدار ماهواره‌های مورداستفاده در سیستم‌های مسیریابی GPS (آمریکا)، گالیلئو (اروپا) و گلوناس (روسیه) کشیده شد. درمجموع از این سه سیستم، 81 ماهواره‌ در نظر گرفته شد. در بیشتر این ماهواره‌‌ها، آنتن‌های ارسال و دریافت سیگنال به‌صورت مستقیم رو به سطح کره زمین گرفته‌شده‌اند.

بااین‌حال سیگنال‌های ارسالی به سمت فضای نامتناهی نیز ارسال می‌شوند. ارزیابی‌ها نشان داد قدرت سیگنال‌ها به‌اندازه‌ای است که حتی یک دریافت‌کننده سیگنال کامپکت نیز بتواند آن‌ها را روی سطح ماه دریافت کند! چنین دریافت‌کننده‌ای باید داخل سفینه مورداستفاده در سفر به ماه قرار بگیرد. از بین این 81 ماهواره‌ای، بسته به موقعیت کره زمین و ماه با یکدیگر، سیگنال‌های حداقل 5 و حداکثر 13 ماهواره‌ای به‌صورت مستمر قابل دریافت هستند. با در نظر گرفتن فاصله حدود 365 هزار کیلومتری بین ماهواره‌های سیستم‌ها مسیریابی نام‌برده با سطح ماه، دقت در موقعیت‌یابی به 200 الی 300 متر افزایش پیدا می‌کند.

در شبیه‌سازی کامپیوتری به‌منظور ارزیابی امکان استفاده از جی‌پی‌اس در ماه دانشمندان Propulsion Laboratory تلاش کردن راهکارهایی به‌منظور افزایش دقت این سیستم حین استفاده روی قمر کره زمین ارائه کنند. یک راهکار فوق‌العاده اما بسیار دشوار، قرار دادن ماهواره‌هایی اطراف قمر ماه به‌منظور رله کردن سیگنال‌های دریافت شده از ماهواره‌ای اطراف سیاره آبی است!