Спутники, обращающиеся вокруг Луны, могут помочь сохранить точность глобальных навигационных систем при отключении наземных станций. К такому выводу пришла группа исследователей под руководством Ся Линя и Баоцзюня Линя из Шанхайского инженерного центра микроспутников. Их работу опубликовал журнал Satellite Navigation, а о результатах сообщило издание Universe Today.
Современные навигационные группировки поддерживают связь не только с Землёй, но и друг с другом. С помощью метода множественного доступа с временным разделением они измеряют расстояния между соседними аппаратами с точностью до сантиметров. Однако такие измерения показывают лишь взаимное расположение спутников и не определяют их абсолютные координаты в космосе.
Из-за почти симметричного гравитационного поля Земли относительно оси вращения целая орбитальная оболочка может постепенно смещаться относительно поверхности планеты. Это явление специалисты по орбитальной динамике называют дефицитом ориентационного ранга. Пока наземные станции работают, они исправляют возникающую погрешность, но при сбоях, стихийных бедствиях или кибератаках ошибка способна накапливаться в течение дней и недель.
Учёные уже рассматривали другие способы контроля: навигацию по звёздам, подсчёт пульсаров и предварительное прогнозирование орбиты. Но ни один из этих вариантов не обеспечивал требуемой точности. Поэтому исследователи предложили связать земную навигационную группировку со спутниками, находящимися в окололунном пространстве, причём именно на орбитах вокруг Луны, а не Земли.
Для проверки идеи авторы провели 60-дневное моделирование на основе реальных данных 24 действующих спутников BeiDou-3 на средних околоземных орбитах и четырёх виртуальных аппаратов на эллиптических замороженных лунных орбитах. Без коррекции с Земли ошибка навигационной системы за два месяца достигла 7,85 метра. Прогнозирование траекторий уменьшило её до 0,6 метра, а совместная сеть Земля—Луна ограничила смещение 0,35 метра.
Такая схема может работать и в обратном направлении: земные спутники способны передавать координатные поправки лунным аппаратам. В моделировании ошибка четырёх спутников на лунных орбитах составила 2,26 метра относительно расчётного положения. По замыслу исследователей, подобная инфраструктура одновременно повысит устойчивость навигации на Земле и обеспечит будущие пилотируемые миссии к Луне точными данными о местоположении.