GNSS-Signale erstmals auf dem Mond empfangen

Die NASA und die italienische Weltraumagentur haben am 3. März 2024 einen bedeutenden Meilenstein in der Raumfahrtgeschichte erreicht. Das Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) empfing als erste Technologiedemonstration erfolgreich Navigationssignale von der Erde auf der Mondoberfläche. Der Weg zu diesem Erfolg begann mit der Landung des Blue Ghost Mondlanders von Firefly Aerospace. An Bord befand sich LuGRE, eine von insgesamt zehn NASA-Nutzlasten zur Förderung der Mondforschung. Die Betreiber des LuGRE-Systems am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt begannen unmittelbar nach der Landung mit den wissenschaftlichen Untersuchungen.

Die zentrale Frage war, ob eine mondbasierte Mission Signale von zwei GNSS-Konstellationen – GPS und Galileo – empfangen und für die Navigation auf der Mondoberfläche nutzen könnte. Am 3. März um 2 Uhr EST wurde diese Frage eindeutig beantwortet: LuGRE empfing und verfolgte erstmals Signale auf der Mondoberfläche – in einer Entfernung von etwa 362.000 Kilometern zur Erde. Schon ein bisschen geil, was Technik möglich macht. Trotz der Herausforderungen von Distanz und Geschwindigkeit erreichte der Empfänger eine Positionsgenauigkeit von innerhalb von 1,5 km und eine Geschwindigkeitsgenauigkeit von innerhalb von 2 m/s. Er konnte erfolgreich Signale von vier GPS-Satelliten (L1- und L5-Frequenzen) und einem Galileo-Satelliten (E1-E5-Bänder) während eines einstündigen Beobachtungsfensters empfangen. Nach der Landung,

Bereits auf dem Weg zum Mond stellte LuGRE neue Rekorde auf. Am 21. Januar übertraf das System mit einer Höhe von 337.800 Kilometern den bisherigen Höhenrekord für GNSS-Signalempfang, der von der Magnetospheric Multiscale Mission der NASA gehalten wurde. In der Mondumlaufbahn am 20. Februar wurde dieser Rekord auf 391.000 Kilometer ausgebaut.

Bisher verwendeten NASA-Ingenieure zur Verfolgung von Raumfahrzeugen eine Kombination aus Bordensoren und Signalen von erdgestützten Tracking-Stationen. Die erfolgreiche Demonstration von LuGRE zeigt, dass GNSS-Signale für die Navigation genutzt werden können. Dies reduziert die Abhängigkeit von menschlichen Operateuren, da diese Signale auch in Mondentfernung autonom von Raumfahrzeugen empfangen und verarbeitet werden können.

Das LuGRE-System wird nun für 14 Tage im Dauerbetrieb weitere Daten sammeln. Die Mission ist auch für die italienische Weltraumagentur von besonderer Bedeutung, da es sich um die erste italienische Hardware auf dem Mond handelt. Die Entwicklung erfolgte in Zusammenarbeit zwischen der NASA, der italienischen Weltraumagentur und deren Industriepartner Qascom sowie dem Politecnico di Torino.

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