如果你開車從波特蘭前往默塞德，那麼你大概會依靠 GPS 來確認自己的位置。但是，如果你是駕駛月球車從風暴洋（Oceanus Procellarum）前往靜海（Sea of Tranquility），你該如何確認自己的位置呢？實際上，GPS 應該還能幫到你，前提是美國宇航局（NASA）的一項研究能夠取得成果。在太空旅行中，確切地知道自己位置，呃，是相對於其他天體的位置，絕對是一個非常重要的問題。幸運的是，恒星的位置是相對固定的，透過對它們以及其他已知地標進行三角測量，太空飛船就能非常精確地確認自己的位置。不過，三角測量法很費力！在地球上，我們很多年前就棄用這種方法了。現在，我們依賴（或許是太過依賴）GPS 來確認自己的位置，精度可達幾米之内。透過製造我們自己位置相對固定的 “恒星”——即地球同步軌道上的衛星——並不斷發出確知信號，我們得以讓設備快速對那些信號進行採樣，並迅速定位自己的位置。如果我們能夠在月球上這樣做，那肯定非常方便。不過，GPS 系統要求超精確的時鍾和信號測量，地球跟月球之間 38 萬公里的距離會對此產生很大的影響。然而，從理論上來說，沒有任何東西阻止我們在月球上偵測 GPS 信號——事實上，在幾年前的磁層多尺度探測任務（簡稱 MMS）中，美國宇航局已經在將近地月距離一半的太空中做過這件事。“美國宇航局多年來一直在推進高空 GPS 技術。”MMS 系統架構師盧克·溫特尼茨（Luke Winternitz）在美國宇航局的一份新聞稿中表示，“在月球上使用 GPS 是下一個前沿課題。”當然，登月的宇航員沒法拿出手機來查看自己的位置。我們使用的設備經過校准，可以接收和計算來自地球同步軌道衛星發出的信號，但這一切需要在一定距離範圍内進行。信號從地球同步軌道到達我們的設備，時間僅需幾分之一秒；但如果我們身在月球附近，那麼信號傳輸則可能需要整整一秒半。這聽起來似乎時間不長，但它會從根本上影響我們構建接收和處理系統的方式。Cutting Edge magazine – NavCube這正是美國宇航局戈達德太空飛行中心（Goddard）的團隊正在努力解決的問題，他們研發了一種使用特殊高增益天線的新型導航計算機以及一種超精確的時鍾，並且對早期的 NavCube 太空 GPS 系統以及我們手機里都有的地面 GPS 系統做了改進。這裏的想法是，在使用 GPS 時不再依賴美國宇航局由地面和衛星測量系統組成的網絡，因為那些系統必須跟太空飛船交換數據，從而消耗寶貴的頻寬和算力。解放那些系統可以讓它們去完成其他任務，並讓更多 GPS 衛星的通信專門用於科研和其他高優先級的傳輸任務。該團隊希望在今年年底前把適用於月球的 NavCube 硬件做出來，然後利用一次登月任務盡快對其進行測試。幸運的是，隨着阿爾忒彌斯（Artemis）登月計畫被提上日程，看起來他們不會找不到機會。圖片來源：Bryce Durbin / TechCrunch翻譯：王燦均（@何無魚）GPS on the Moon? NASA’s working on it
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