Met Artemis, NASA zal een langdurige aanwezigheid op de maan vestigen, meer van het maanoppervlak te openen voor verkenning dan ooit tevoren. Deze groei van maanactiviteit vereist nieuwe, krachtigere communicatie, navigatie, en netwerkmogelijkheden. NASA's Space Communications and Navigation (SCaN) -programma heeft de LunaNet-architectuur ontwikkeld om aan deze behoeften te voldoen.

LunaNet zal gebruikmaken van innovatieve netwerktechnieken, normen, en een uitbreidbaar raamwerk om de netwerkmogelijkheden op de maan snel uit te breiden. Dit kader zal de industrie, academische wereld, en internationale partners om samen met NASA LunaNet-knooppunten te bouwen en te exploiteren. Deze knooppunten bieden missies vier verschillende diensten:netwerken, navigatie, detectie en informatie, en radio/optische wetenschappelijke diensten.

Netwerken

Typisch, wanneer missies de ruimte in worden gelanceerd, hun communicatie naar de aarde is afhankelijk van vooraf geplande verbindingen met een ruimterelais of een grondantenne. Met meerdere missies die naar de maan reizen, het vertrouwen op vooraf geplande verbindingen zou de communicatiemogelijkheden en efficiëntie kunnen beperken. LunaNet biedt een netwerkbenadering vergelijkbaar met internet op aarde, waar gebruikers verbindingen onderhouden met het grotere netwerk en de gegevensoverdracht niet van tevoren hoeven te plannen.

Het kernnetwerkframework van LunaNet is Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN), die ervoor zorgt dat gegevens naadloos door het netwerk stromen en hun eindbestemming bereiken ondanks mogelijke signaalstoringen. In het geval van een storing tussen twee LunaNet nodes, DTN stelt de knooppunten in staat om gegevens op te slaan totdat het pad duidelijk wordt.

Navigatie

Voor maannavigatie, de LunaNet-aanpak biedt operationele onafhankelijkheid van gegevensverwerking op aarde met behoud van hoge precisie. De architectuur zal missies toegang geven tot belangrijke metingen die nodig zijn voor het bepalen van de baan en het geleidingssysteem aan boord, of oppervlaktepositionering. Missies die LunaNet-navigatiediensten gebruiken, zouden alles hebben wat ze nodig hebben voor autonome navigatie op de maan, of dat nu aan de oppervlakte of in een baan om de aarde is.

"LunaNet zal een nieuw paradigma bieden voor aardonafhankelijke navigatie, ervoor zorgen dat bemande en gerobotiseerde missies snel en nauwkeurig hun locaties kunnen bepalen en die doorsturen naar hun planningssystemen, " zei Cheryl Gramling, Associate Chief for Technology van de Mission Engineering and Systems Analysis Division.

Detectie en informatie

LunaNet-detectie- en informatiediensten bieden gebruikers waarschuwingen en andere kritieke informatie. Deze en soortgelijke mogelijkheden zullen het situationeel bewustzijn van astronauten aanzienlijk vergroten, rovers, en andere activa op het maanoppervlak.

Als voorbeeld, LunaNet zal ruimteweerinstrumenten gebruiken die potentieel gevaarlijke zonneactiviteit detecteren om gebruikers direct te waarschuwen, in plaats van te wachten op instructies van netwerkbeheerders op aarde. Deze waarschuwingen zullen vergelijkbaar zijn met de waarschuwingen die mensen op hun smartphones krijgen voor gevaarlijk weer.

LunaNet-detectie- en informatiediensten zullen ook een zoek- en reddingsmogelijkheid op de maan omvatten, of LunaSAR. LunaSAR maakt gebruik van de expertise van NASA's Search and Rescue-kantoor, die al lang technologieën heeft ontwikkeld voor zoek- en reddingsacties op het land.

"De veiligheid en het welzijn van astronauten zijn de belangrijkste aandachtspunten van de Artemis-missies, " zei Cody Kelly, Search and Rescue office missiemanager voor nationale aangelegenheden. "Door gebruik te maken van de navigatiediensten van LunaNet, LunaSAR zal locatiegegevens verstrekken aan NASA-noodbakens als zich onvoorziene omstandigheden voordoen."

Wetenschapsdiensten

De wetenschappelijke diensten van LunaNet zullen knooppunten de mogelijkheid bieden om metingen uit te voeren ten behoeve van onderzoekers op aarde met behulp van hun radio- en infrarood optische communicatieverbindingen. Het netwerk van knooppunten zou mogelijkheden kunnen bieden voor basislijnwaarnemingen van de maan, frequente metingen die een uitgebreide studie van de maanomgeving in de loop van de tijd opleveren. Aanvullend, de plaatsing van knooppunten zal regionale of wereldwijde observatie van de maan mogelijk maken, biedt wetenschappers toegang tot maangegevens over grote ruimtelijke schalen.

LunaNet-antennes kunnen ook worden gebruikt in toepassingen zoals radioastronomie, waar antennes diep in de ruimte turen op zoek naar radio-emissies van verre hemellichamen. Deze mogelijkheden zullen wetenschappers een nieuw platform bieden om nieuwe theorieën over ruimtewetenschap te testen en wetenschappelijke kennis te vergroten.

Lunanet interoperabiliteitsspecificaties

Vorige maand, het LunaNet-team publiceerde conceptspecificaties voor interoperabiliteit als startpunt voor technische discussies tussen experts uit de industrie en de overheid van over de hele wereld. Het doel is een reeks standaarden die een open, evoluerend, coöperatieve maancommunicatie en navigatiearchitectuur.

"Artemis is een gezamenlijke inspanning, afhankelijk van de academische wereld, commerciële ruimtevaartbedrijven, en de internationale gemeenschap. LunaNet is niet anders, " zei Jaime Esper, die hielpen bij de ontwikkeling van de ontwerpspecificaties voor interoperabiliteit. "Samen, we hopen een robuuste architectuur te definiëren die kan voldoen aan de behoeften en wensen van een zo breed mogelijke reeks gebruikersmissies en serviceproviders."

Lunanet achtergrond

LunaNet begon zijn leven in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland met een multifunctioneel team van netwerken, navigatie, wetenschap, en systeemtechnische experts die voortbouwen op eerdere NASA- en internationale activiteiten. Vanuit deze stichting deskundigen uit het hele agentschap kwamen samen om het voorstel te verfijnen en ontwerpen van interoperabiliteitsnormen te ontwikkelen, en LunaNet wordt nu uit het programmabureau Space Communications and Navigation (SCaN) geleid.

"LunaNet is een geweldige kans voor het NASA-communicatie- en navigatieteam en de wetenschap en verkenningsgemeenschap in het algemeen, " zei Dave Israël, communicatiearchitect bij Goddard. "Samen, we verfijnen een geavanceerde benadering die nog vele decennia aan de behoeften van maanmissies zal voldoen."