Futuro na Lua: como o LunaNet e o horário padrão lunar moldarão a economia lunar

A Lua há muito fascina a humanidade, inspirando inúmeros mitos, histórias e investigações científicas. Nossa compreensão da Lua mudou de direção nos últimos anos devido a várias missões espaciais que exploraram geologia, superfície e recursos minerais. A ideia de construir uma economia lunar já existe há algum tempo. Para torná-lo realidade, os cientistas terão que montar uma infraestrutura de comunicação e navegação com uma forma padronizada de determinar o tempo.

A NASA está atualmente nos estágios iniciais de desenvolvimento LunaNetName , uma iniciativa vital para criar uma rede de internet para a Lua. Este projeto vai além de permitir que os astronautas tirem fotos; é um componente crucial do Ártemis programa. A agência pretende construir diversas infraestruturas na Lua e em torno dela, como um habitat humano , um novo estação Espacial , e um serviço web lunar que pode manter a conectividade entre todos os elementos.

“LunaNet é uma estrutura de padrões, protocolos e requisitos de interface mutuamente acordados, permitindo que futuras missões lunares trabalhem juntas, conceitualmente semelhante ao que fizemos na Terra para uso conjunto de GPS e Galileo,” explica Javier Ventura-Traveset, Gerente de Navegação da ESA.

LunaNet: aprimorando a conectividade e capacitando missões na lua

“À medida que a NASA estabelece uma presença lunar sustentada na Lua, a criação de uma infraestrutura robusta torna-se cada vez mais importante. A arquitetura de comunicações e navegação do LunaNet é extensível e flexível,” estados DJ Israel, Arquiteto da Divisão de Projetos de Exploração e Comunicações Espaciais em um artigo de conferência intitulado “LunaNet: uma infraestrutura flexível e extensível de comunicações e navegação de exploração lunar”.

Ele explica ainda como a LunaNet fornecerá três tipos de serviços: rede, posição, tempo e navegação e utilização científica. Os usuários, tanto humanos quanto robóticos, experimentarão funcionalidades de rede semelhantes às experimentadas na Terra.

A ESA (Agência Espacial Europeia) abriu um portal de aplicativos na semana passada, convidando empresas privadas para ajudar em sua "Luar" programa, destinado a lançar três ou quatro satélites para serem “transportados para a órbita lunar por um rebocador espacial e implantados um a um, para formar uma constelação de satélites lunares”. As órbitas da constelação de satélites serão estrategicamente otimizadas para abranger o polo sul lunar, que foi designado como o principal local de pouso para as futuras missões Artemis da NASA.

O que é a iniciativa Moonlight da ESA?

“Muitas das missões lunares propostas exigirão recursos confiáveis de navegação e telecomunicações. Construir esses recursos de forma independente seria ineficiente e caro devido a desenvolvimentos complexos e recorrentes”, post do blog de anúncio da ESA intitulado “Aplicativos da Economia Lunar” ler .

Não apenas a ESA, mas a NASA também adotou modelos público-privados para fornecer serviços espaciais, como entregando carga e tripulação de transporte para a Estação Espacial Internacional. Essas parcerias também foram estabelecidas para empreendimentos futuros, incluindo a entrega de experimentos científicos e astronautas à superfície lunar.

A NASA investiu US$ 1,2 bilhão em SpaceX para desenvolver uma variante de pouso humano de nave estelar para pousar astronautas americanos na Lua sob Artemis III”, marcando o primeiro retorno da humanidade à superfície lunar em mais de 50 anos.”

Do investimento total no espaço na última década, que totalizou US$ 272 bilhões , 99% foi direcionado para o desenvolvimento de satélites e seus veículos de lançamento para a órbita terrestre. Os mercados emergentes de habitats espaciais, manutenção de satélites e o incipiente mercado lunar representaram US$ 3,3 bilhões desse investimento.

A agência espacial norte-americana prevê que a rede lunar se expandirá junto com o aumento da atividade na Lua e ao redor dela. Ele projeta que, com o estabelecimento do Lunar Gateway, sua estação espacial lunar recém-planejada, a Lua exigirá aproximadamente 210 megabits por segundo e 4,6 terabytes por dia, conforme declarado em um apresentação da agência no ano anterior. Enquanto a NASA se prepara para uma missão humana a Marte por volta de 2035, ela prevê que a Lua exija até 950 megabits por segundo e 12 terabytes por dia.

“Em 2021, havia 13 veículos de pouso, orbitadores e rovers na Lua e ao redor dela”, Kelly Larson, CEO da Aquarian Space, disse na declaração. "Até 2030, teremos cerca de 200, criando uma economia lunar multibilionária."

A NASA está elaborando um plano para aprimorar seus serviços lançando satélites lunares que se interconectarão e, eventualmente, se conectarão à infraestrutura de comunicação na Terra. A espaçonave de retransmissão será especialmente benéfico para as partes difíceis de alcançar da Lua, como o lado oculto e o pólo sul lunar, que a agência pretende explorar com a ajuda de astronautas no futuro. Além disso, a agência pretende estabelecer uma série de estações terrestres que funcionarão como torres de celular na superfície da Lua. A ideia é criar um sistema de comunicação lunar que opere de forma semelhante a uma rede de internet em vez de uma linha telefônica.

Empresas privadas, incluindo Aquarian Space e Nokia, estão contribuindo para o desenvolvimento da infraestrutura de internet lunar. espaço aquariano planos para lançar seus primeiros satélites de comunicação lunar até o segundo trimestre de 2025, enquanto a Nokia está colaborando com a NASA em uma rede celular 4G para a Lua. nokia venceu um contrato de mais de $ 14 milhões da NASA e está programado para entregar sua primeira estação base e equipamento de rádio por meio de um foguete SpaceX no próximo ano.

A navegação precisa depende principalmente da cronometragem precisa, pois é crucial para determinar a localização exata de um receptor de satnav . O receptor de navegação por satélite mede o tempo que leva para vários sinais de satélite chegarem até ele e converte essa medição de tempo em uma estimativa de distância.

Atualmente, cada nova expedição à Lua é realizada na linha do tempo da Terra, com a ajuda de antenas do espaço profundo para garantir que os relógios da espaçonave estejam alinhados com o tempo terrestre e permitir a comunicação entre a espaçonave e a Terra. No entanto, esta abordagem não será viável no futuro ambiente lunar.

acabou 250 missões lunares planejada para a próxima década. Essas missões não ocorrerão apenas simultaneamente na Lua ou ao redor dela, mas também interagirão frequentemente umas com as outras. Essa interação pode envolver retransmissão de comunicações, realização de observações conjuntas ou realização de operações de encontro.

Considerando isso, as agências espaciais iniciaram discussões sobre como medir o tempo na Lua. Essas discussões começaram com uma reunião no centro de tecnologia ESTEC da ESA na Holanda em novembro do ano passado.

“Durante esta reunião no ESTEC, concordamos com a importância e a urgência de definir um tempo de referência lunar comum, que seja internacionalmente aceito e ao qual todos os sistemas lunares e usuários possam se referir. ” disse Pietro Giordano, engenheiro do sistema de navegação da ESA.

“A cronometragem e a distribuição do tempo são essenciais para o desempenho da navegação e para manter a sincronização entre vários ativos. O conhecimento do tempo afeta significativamente a precisão da observação. Imprecisões e diferenças entre as fontes usadas na marcação de tempo de medição conferem deslocamentos em relação à verdadeira localização da órbita”, afirma o documento da conferência.

As observações comumente usadas em tecnologias de rádio e optométricas incluem alcance unidirecional e bidirecional e medições Doppler. Essas observações dependem fortemente de marcação de tempo precisa, que deve ser referenciada a uma escala de tempo padronizada, como o Tempo Atômico Internacional (TAI).

Estabelecer um tempo lunar universal apresenta um desafio único, pois os relógios da Terra e da Lua operam em velocidades diferentes devido aos campos gravitacionais variáveis. Como tal, a forma que um horário lunar oficial assumiria não é clara. Uma possibilidade é que o tempo lunar possa ser baseado em um sistema de relógio projetado para sincronizar com o Tempo Universal Coordenado (UTC). Alternativamente, o tempo lunar pode ser totalmente independente do tempo da Terra, resultando na criação de um sistema de tempo único projetado especificamente para a Lua.

De acordo com Estimativa de Jeff Gramling , um relógio lunar ganharia aproximadamente 56 microssegundos ou milionésimos em 24 horas. A taxa exata será uma função de sua posição na lua, marcando de forma diferente na superfície lunar e na órbita.

Além dos pontos de vista técnicos, a geopolítica desempenhará um papel importante na construção da economia lunar. A entidade que molda a infraestrutura da Internet na Lua exercerá influência significativa, pois terá autoridade para estabelecer diretrizes sobre como os provedores de rede colaboram e alocam endereços da web lunar.

Apesar dos esforços dos EUA para alinhar outras nações e agências espaciais com seus Acordos de Artemis , um conjunto de princípios internacionais destinados a orientar a exploração e o desenvolvimento do espaço lunar e sideral, não há garantia de que todas as partes concordarão com seus termos. Notavelmente, a Rússia e a China estão colaborando por conta própria iniciativas lunares .

Para uma colaboração efetiva, a comunidade internacional deve concordar com um "quadro de referência selenocêntrico" compartilhado, semelhante ao Quadro de Referência Terrestre Internacional usado na Terra, que permite a medição precisa de distâncias precisas entre pontos na Lua. Esses quadros de referência personalizados são componentes cruciais dos modernos GNSS (Sistemas Globais de Navegação por Satélite).

Uma vez que os cientistas são capazes de superar os desafios, a construção dePorta de entrada as estações estarão abertas à permanência dos astronautas e serão reabastecidas com lançamentos periódicos do Artemis. Numerosas missões não tripuladas também estarão em vigor - cada missão Artemis sozinha liberará numerosos CubeSats – e a ESA vai pôr de lado o seu Argonaut European Large Logistics Lander .