月の未来: LunaNet と月標準時が月の経済をどのように形成するか

月は長い間人類を魅了し、無数の神話、物語、科学的探究を刺激してきました。月に関する私たちの理解は、地質学、地表、および鉱物資源を調査するいくつかの宇宙ミッションのおかげで、近年ギアをシフトしています。月面経済を構築するという考えは、しばらく前から存在していました。それを実現するために、科学者は時間を決定する標準化された方法で通信とナビゲーションのインフラストラクチャを設定する必要があります。

NASA は現在、開発の初期段階にあります。 ルナネット、月のインターネットネットワークを作成するための重要なイニシアチブ。このプロジェクトは、宇宙飛行士が写真を撮れるようにするだけではありません。それはの重要なコンポーネントですアルテミスプログラム。エージェンシーは、月とその周辺にさまざまなインフラストラクチャを構築する予定です。人間の生息地、新しい宇宙ステーション、およびすべての要素間の接続を維持できる月の Web サービス。

「LunaNet は、相互に合意された標準、プロトコル、およびインターフェイス要件のフレームワークであり、将来の月ミッションが連携して機能することを可能にします。概念的には、GPS とガリレオの共同使用のために地球で行ったことと同様です。」説明しますJavier Ventura-Traveset、ESA のナビゲーション マネージャー。

LunaNet: コネクティビティの強化と月でのミッションの強化

「NASA が月面での持続的なプレゼンスを確立するにつれて、堅牢なインフラストラクチャを作成することがますます重要になります。 LunaNet の通信およびナビゲーション アーキテクチャは、拡張可能で柔軟です。」状態「LunaNet: a Flexible and Extensible Lunar Exploration Communications and Navigation Infrastructure」というタイトルのカンファレンス ペーパーで、探査および宇宙通信プロジェクト ディビジョン アーキテクトの DJ イスラエル氏。

彼はさらに、LunaNet がネットワーク、位置、タイミングとナビゲーション、科学の利用という 3 種類のサービスをどのように提供するかについて説明します。人間とロボットの両方のユーザーは、地球上で経験したのと同様のネットワーク機能を経験します。

ESA（欧州宇宙機関）が開設したアプリケーションポータル先週、民間企業を招待して、その"月光"このプログラムは、3 つまたは 4 つの衛星を打ち上げて「スペースタグボートで月周回軌道に運び、1 つずつ展開して月の衛星群を形成する」ことを目的としていました。衛星コンステレーションの軌道は、NASA の将来のアルテミス ミッションの主要な着陸地点として指定されている月の南極を含むように戦略的に最適化されます。

ESA の Moonlight イニシアチブとは何ですか?

「提案されている月ミッションの多くは、信頼性の高いナビゲーションと通信機能を必要とします。これらの機能を個別に構築することは、複雑で繰り返される開発のため、非効率的で費用がかかります」と ESA の発表ブログ記事「Lunar Economy Applications」読む.

ESA だけでなく、NASA も次のような宇宙サービスを提供するために官民モデルを採用しています。貨物の配達と乗組員の輸送国際宇宙ステーションへ。これらのパートナーシップは、次のような将来の取り組みのためにも確立されています。 科学実験の配信と宇宙飛行士月面へ。

NASA は 12 億ドルを投資しました。 スペースXの人間着陸バリアントを開発するスターシップアルテミス III の下でアメリカの宇宙飛行士を月面に着陸させ、人類が 50 年以上ぶりに月面に戻ったことを示します。」

過去 10 年間の宇宙への総投資のうち、 2720億ドルに達した、99％は地球の軌道のための衛星とその打ち上げロケットの開発に向けられました。宇宙生息地、衛星サービス、および駆け出しの月面市場の新興市場は、この投資の 33 億ドルを占めています。

米国に本拠を置く宇宙機関は、月とその周辺の活動の増加に伴い、月のネットワークが拡大すると予想しています。新たに計画された月面宇宙ステーションであるルナ ゲートウェイの設立により、月には毎秒約 210 メガビット、1 日あたり約 4.6 テラバイトが必要になると予想されます。 プレゼンテーション前年の代理店から。 NASA は 2035 年頃に火星への有人ミッションの準備を進めているため、月には 1 秒あたり 950 メガビット、1 日あたり 12 テラバイトものデータが必要になると予測しています。

「2021 年には、月とその周辺に 13 の着陸船、オービター、ローバーがありました」と、Aquarian Space の CEO、Kelly Larson は言います。言ったステートメントで。 「2030 年までに約 200 人になり、数十億ドル規模の月面経済が生まれるでしょう。」

NASA は、互いに相互接続し、最終的には地球上の通信インフラストラクチャにリンクする月面衛星を打ち上げることによって、そのサービスを強化する計画を考案しています。 中継宇宙船月の裏側や月の南極など、到達が困難な部分に特に有益であり、将来的に宇宙飛行士の助けを借りて探査することを目指しています。さらに、同機関は、月面の携帯電話基地局のように機能するさまざまな地上局を設置する予定です。そのアイデアは、電話回線ではなくインターネット ネットワークと同様に動作する月面通信システムを作成することです。

Aquarian Space や Nokia などの民間企業は、月のインターネット インフラストラクチャの開発に貢献しています。アクエリアン スペース予定ノキアは月の 4G セルラー ネットワークで NASA と協力している間、2025 年第 2 四半期までに最初の月面通信衛星を打ち上げる予定です。ノキア獲得していますNASA から 1,400 万ドル以上の契約を結び、来年には SpaceX ロケットを介して最初の基地局と無線機器を納入する予定です。

正確なナビゲーションは、正確な時間管理に大きく依存します。ナビ受信機.衛星ナビ受信機は、複数の衛星信号が到達するのにかかる時間を測定し、この時間測定値を推定距離に変換します。

現在、月へのすべての新しい探査は、宇宙船の時計が地球時間と一致し、宇宙船と地球の間の通信を可能にする深宇宙アンテナの助けを借りて、地球のタイムラインで行われています。ただし、このアプローチは、将来の月環境では実行できません。

あります250回の月面ミッション今後10年間で計画されています。これらのミッションは、月または月の周りで同時に発生するだけでなく、頻繁に相互に作用します。この相互作用には、通信の中継、共同観測の実施、またはランデブー操作の実行が含まれる場合があります。

これを考慮して、宇宙機関は月で時間を測定する方法についての議論を開始しました。これらの議論は、昨年 11 月にオランダにある ESA の ESTEC テクノロジ センターで開催された会議から始まりました。

「ESTECでのこの会議で、国際的に受け入れられ、すべての月のシステムとユーザーが参照できる共通の月の基準時間を定義することの重要性と緊急性に同意しました。これを達成するための共同の国際的な取り組みが現在開始されています。 」言ったESA ナビゲーション システム エンジニアの Pietro Giordano 氏は次のように述べています。

「計時と時間配分は、ナビゲーションのパフォーマンスと、複数のアセット間の同期を維持するために不可欠です。時間の知識は観測精度に大きく影響します。測定時間のタグ付けに使用されるソース間の不正確さと違いは、真の軌道位置に対するオフセットを与えます」と会議論文は述べています。

無線および検眼技術で一般的に使用される観測には、一方向および双方向の範囲とドップラー測定が含まれます。これらの観測は、正確なタイムスタンプに大きく依存しており、国際原子時 (TAI) などの標準化された時間スケールを参照する必要があります。

地球と月の時計はさまざまな重力場のために異なる速度で動作するため、月の世界時を確立することは独特の課題です。そのため、公式の月の時間の形式は明確ではありません。 1 つの可能性として、月の時刻は協定世界時 (UTC) と同期するように設計されたクロック システムに基づいている可能性があります。あるいは、月の時間を地球時間から完全に独立させて、月のために特別に設計された独自の時間システムを作成することもできます。

によるとジェフ・グラムリングの見積もり月時計は 24 時間で約 56 マイクロ秒または 100 万分の 1 進みます。正確なレートは、月面と軌道上で刻々と変化する、月上の位置の関数になります。

技術的な観点以外に、地政学は月の経済を構築する上で重要な役割を果たします。月のインターネット インフラストラクチャを形成するエンティティは、ネットワーク プロバイダーがどのように協力して月の Web アドレスを割り当てるかについてのガイドラインを確立する権限を持っているため、大きな影響力を行使します。

他の国や宇宙機関を米国との協調に向けた米国の努力にもかかわらず、アルテミス協定、月および宇宙空間の探査と開発を導くことを目的とした一連の国際原則であり、すべての当事者がその条件に同意するという保証はありません。特に、ロシアと中国は独自に協力しています月のイニシアチブ.

効果的な協力のために、国際社会は、地球上で使用されている国際地球基準座標系に似た共有の「セレノセントリック基準座標系」に同意する必要があります。これにより、月上のポイント間の正確な距離を正確に測定できます。このようなカスタマイズされた参照フレームは、最新の GNSS (全地球航法衛星システム) の重要なコンポーネントです。

科学者が課題を乗り越えることができるようになると、ゲートウェイステーションは宇宙飛行士の滞在に開放され、定期的なアルテミスの打ち上げで補給されます。多数の無人ミッションも実施されます。各アルテミス ミッションだけでも多数の月面が解放されます。キューブサット– そして ESA はそれを発表しますArgonaut European Large Logistics Lander .