Futuro en la Luna: cómo LunaNet y el horario estándar lunar darán forma a la economía lunar

La Luna ha fascinado a la humanidad durante mucho tiempo, inspirando innumerables mitos, historias e investigaciones científicas. Nuestra comprensión de la Luna ha cambiado de marcha en los últimos años debido a varias misiones al espacio exterior que exploraron la geología, la superficie y los recursos minerales. La idea de construir una economía lunar existe desde hace algún tiempo. Para hacerlo realidad, los científicos deberán establecer una infraestructura de comunicación y navegación con una forma estandarizada de determinar el tiempo.

La NASA se encuentra actualmente en las primeras etapas de desarrollo LunaNet , una iniciativa vital para crear una red de Internet para la Luna. Este proyecto va más allá de permitir que los astronautas tomen fotografías; es un componente crucial de la artemisa programa. La agencia tiene la intención de construir varias infraestructuras en y alrededor de la Luna, como un hábitat humano , un nuevo estación Espacial , y un servicio web lunar que puede mantener la conectividad entre todos los elementos.

"LunaNet es un marco de estándares, protocolos y requisitos de interfaz mutuamente acordados que permiten que futuras misiones lunares trabajen juntas, conceptualmente similar a lo que hicimos en la Tierra para el uso conjunto de GPS y Galileo". explica Javier Ventura-Traveset, Gerente de Navegación de la ESA.

LunaNet: mejora de la conectividad y potenciación de las misiones en la Luna

“A medida que la NASA establece una presencia lunar sostenida en la Luna, la creación de una infraestructura robusta se vuelve cada vez más importante. La arquitectura de comunicaciones y navegación de LunaNet es extensible y flexible”, estados DJ Israel, Arquitecto de la División de Proyectos de Exploración y Comunicaciones Espaciales en un documento de conferencia titulado "LunaNet: a Flexible and Extensible Lunar Exploration Communications and Navigation Infrastructure".

Explica además cómo LunaNet proporcionará tres tipos de servicios: redes, posición, sincronización y navegación, y utilización de la ciencia. Los usuarios, tanto humanos como robóticos, experimentarán una funcionalidad de red similar a la experimentada en la Tierra.

La ESA (Agencia Espacial Europea) abrió un portal de aplicaciones la semana pasada, invitando a empresas privadas a ayudar con su "Luz de la luna" programa, destinado a lanzar tres o cuatro satélites para ser "llevados a la órbita lunar por un remolcador espacial y desplegados uno por uno, para formar una constelación de satélites lunares". Las órbitas de la constelación de satélites se optimizarán estratégicamente para abarcar el polo sur lunar, que ha sido designado como el sitio de aterrizaje principal para las futuras misiones Artemis de la NASA.

¿Qué es la iniciativa Moonlight de la ESA?

“Muchas de las misiones lunares propuestas requerirán capacidades confiables de navegación y telecomunicaciones. Construir estas capacidades de forma independiente sería ineficiente y costoso debido a los desarrollos complejos y recurrentes”, la publicación del blog del anuncio de la ESA titulada “Aplicaciones de la economía lunar” leer .

No solo la ESA, sino que la NASA también ha adoptado modelos público-privados para proporcionar servicios espaciales, como entregando carga y tripulación de transporte a la Estación Espacial Internacional. Estas asociaciones también se han establecido para proyectos futuros, incluida la entrega de experimentos científicos y astronautas a la superficie lunar.

La NASA ha invertido 1.200 millones de dólares en espaciox para desarrollar una variante de aterrizaje humano de nave estelar para aterrizar astronautas estadounidenses en la Luna bajo Artemis III”, marcando el primer regreso de la humanidad a la superficie lunar en más de 50 años”.

De la inversión total en espacio durante la última década, que ascendió a $ 272 mil millones , el 99% se destinó al desarrollo de satélites y sus vehículos de lanzamiento para la órbita terrestre. Los mercados emergentes de hábitats espaciales, servicios satelitales y el incipiente mercado lunar representaron 3300 millones de dólares de esta inversión.

La agencia espacial con sede en EE. UU. prevé que la red lunar se expandirá junto con el aumento de la actividad en la Luna y sus alrededores. Proyecta que con el establecimiento de Lunar Gateway, su estación espacial lunar recién planificada, la Luna requerirá aproximadamente 210 megabits por segundo y 4,6 terabytes por día, como se indica en un presentación de la agencia en el año anterior. Mientras la NASA se prepara para una misión humana a Marte alrededor de 2035, prevé que la Luna requerirá hasta 950 megabits por segundo y 12 terabytes por día.

"En 2021 había 13 módulos de aterrizaje, orbitadores y rovers en la Luna y sus alrededores", dijo Kelly Larson, directora ejecutiva de Aquarian Space. dicho en la declaración. "Para 2030, tendremos alrededor de 200, creando una economía lunar multimillonaria".

La NASA está diseñando un plan para mejorar sus servicios mediante el lanzamiento de satélites lunares que se interconectarán entre sí y eventualmente se conectarán de nuevo a la infraestructura de comunicación en la Tierra. La nave espacial de retransmisión será especialmente beneficioso para las partes difíciles de alcanzar de la Luna, como el lado oculto y el polo sur lunar, que la agencia pretende explorar con la ayuda de los astronautas en el futuro. Además, la agencia tiene la intención de establecer una serie de estaciones terrestres que funcionarán como torres de telefonía móvil en la superficie de la Luna. La idea es crear un sistema de comunicación lunar que funcione de manera similar a una red de Internet en lugar de una línea telefónica.

Las empresas privadas, incluidas Aquarian Space y Nokia, están contribuyendo al desarrollo de la infraestructura de Internet lunar. Espacio Acuario planes para lanzar sus satélites de comunicación lunar iniciales para el segundo trimestre de 2025, mientras que Nokia está colaborando con la NASA en una red celular 4G para la Luna. nokia ha ganado un contrato de más de $ 14 millones de la NASA y está programado para entregar su primera estación base y equipo de radio a través de un cohete SpaceX el próximo año.

La navegación precisa depende en gran medida de un cronometraje preciso, ya que es crucial para determinar la ubicación exacta de un receptor de navegación satelital . El receptor de navegación por satélite mide el tiempo que tardan varias señales de satélite en llegar y convierte esta medida de tiempo en una estimación de la distancia.

Actualmente, cada nueva expedición a la Luna se lleva a cabo en la línea de tiempo de la Tierra, con la ayuda de antenas de espacio profundo para garantizar que los relojes de la nave espacial estén alineados con el tiempo terrestre y permitir la comunicación entre la nave espacial y la Tierra. Sin embargo, este enfoque no será viable en el futuro entorno lunar.

Hay más de 250 misiones lunares prevista para la próxima década. Estas misiones no solo ocurrirán simultáneamente en o alrededor de la Luna, sino que también interactuarán frecuentemente entre sí. Esta interacción puede implicar la transmisión de comunicaciones, la realización de observaciones conjuntas o la realización de operaciones de encuentro.

Considerando esto, las agencias espaciales han iniciado discusiones sobre cómo medir el tiempo en la Luna. Estas discusiones comenzaron con una reunión en el centro de tecnología ESTEC de la ESA en los Países Bajos en noviembre del año pasado.

“Durante esta reunión en ESTEC, acordamos la importancia y urgencia de definir un tiempo de referencia lunar común, que sea internacionalmente aceptado y hacia el cual puedan referirse todos los sistemas lunares y usuarios. Ahora se está lanzando un esfuerzo internacional conjunto para lograr esto, ” dicho Pietro Giordano, ingeniero de sistemas de navegación de la ESA.

“El cronometraje y la distribución del tiempo son esenciales para el rendimiento de la navegación y para mantener la sincronización entre múltiples activos. El conocimiento del tiempo afecta significativamente la precisión de la observación. Las imprecisiones y las diferencias entre las fuentes utilizadas en la medición del etiquetado de tiempo imparten compensaciones relativas a la ubicación de la órbita real”, afirma el documento de la conferencia.

Las observaciones comúnmente utilizadas en tecnologías de radio y optometría incluyen mediciones Doppler y de rango unidireccional y bidireccional. Estas observaciones dependen en gran medida de un sello de tiempo preciso, que debe estar referenciado a una escala de tiempo estandarizada como el Tiempo Atómico Internacional (TAI).

Establecer un tiempo lunar universal presenta un desafío único, ya que los relojes de la Tierra y la Luna funcionan a diferentes velocidades debido a los diferentes campos gravitatorios. Como tal, la forma que tomaría un tiempo lunar oficial no está clara. Una posibilidad es que el tiempo lunar se base en un sistema de reloj diseñado para sincronizarse con el Tiempo Universal Coordinado (UTC). Alternativamente, el tiempo lunar podría ser completamente independiente del tiempo de la Tierra, lo que daría como resultado la creación de un sistema de tiempo único diseñado específicamente para la Luna.

De acuerdo a La estimación de Jeff Gramling , un reloj lunar ganaría aproximadamente 56 microsegundos o millonésimas en 24 horas. La tasa exacta será una función de su posición en la luna, marcando de manera diferente en la superficie lunar y la órbita.

Además de los puntos de vista técnicos, la geopolítica jugará un papel importante en la construcción de la economía lunar. La entidad que da forma a la infraestructura de Internet en la Luna ejercerá una influencia significativa, ya que tendrá la autoridad para establecer pautas sobre cómo los proveedores de redes colaboran y asignan direcciones web lunares.

A pesar de los esfuerzos de EE. UU. por alinear a otras naciones y agencias espaciales con sus Acuerdos de Artemisa , un conjunto de principios internacionales destinados a guiar la exploración y el desarrollo del espacio ultraterrestre y lunar, no hay garantía de que todas las partes estén de acuerdo con sus términos. En particular, Rusia y China están colaborando por su cuenta. iniciativas lunares .

Para una colaboración efectiva, la comunidad internacional debe acordar un "marco de referencia selenocéntrico" compartido, similar al Marco de Referencia Terrestre Internacional utilizado en la Tierra, que permite la medición precisa de distancias precisas entre puntos a lo largo de la Luna. Dichos marcos de referencia personalizados son componentes cruciales de los modernos GNSS (Sistemas Globales de Navegación por Satélite).

Una vez que los científicos puedan superar los desafíos, la construcción dePuerta las estaciones estarán abiertas para la estadía de los astronautas y se reabastecerán con lanzamientos periódicos de Artemis. También se llevarán a cabo numerosas misiones no tripuladas; cada misión de Artemis por sí sola liberará numerosas misiones lunares. CubeSats – y la ESA dejará su Argonaut European Large Logistics Lander .