NASA主導(dǎo)的月球?qū)Ш綄?shí)驗(yàn)近日取得關(guān)鍵突破——距離地球38萬公里的月球表面，首次捕捉到來自地球的GPS定位信號(hào)。這項(xiàng)名為"月球GNSS接收器實(shí)驗(yàn)"(LuGRE)的項(xiàng)目，由美意兩國航天機(jī)構(gòu)聯(lián)合實(shí)施，搭載在"藍(lán)色幽靈"月球著陸器上的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，于3月3日成功完成歷史性定位。

當(dāng)"藍(lán)色幽靈"著陸器2月20日進(jìn)入月球軌道時(shí)，其攜帶的接收器已突破39萬公里信號(hào)接收極限。這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于地月平均距離的1.03倍，比國際空間站使用的GPS接收器工作距離整整遠(yuǎn)了1000倍。要知道，地球軌道上的GPS衛(wèi)星平均高度僅為2萬公里，這次實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于在月球上接收"逆向信號(hào)"。

在地面導(dǎo)航中，普通手機(jī)需要同時(shí)接收4顆衛(wèi)星信號(hào)才能定位，而LuGRE接收器在38萬公里外僅需捕捉到單顆衛(wèi)星信號(hào)即可完成定位。實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人透露，他們專門開發(fā)了高靈敏度天線和新型濾波算法，用以應(yīng)對(duì)地月距離帶來的信號(hào)衰減問題。數(shù)據(jù)顯示，月球表面接收到的GPS信號(hào)強(qiáng)度，僅為地球環(huán)境的百萬分之一。

值得注意的是，這項(xiàng)技術(shù)突破可能改變現(xiàn)有探月模式。目前各國月球探測(cè)器主要依賴地面測(cè)控網(wǎng)配合慣性導(dǎo)航，每艘探測(cè)器需要占用大量地面站資源。若采用自主GNSS導(dǎo)航，理論上可使月球探測(cè)器數(shù)量提升3-5倍。NASA在2024財(cái)年預(yù)算中，已為深空導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)單獨(dú)劃撥2.3億美元。

有意思的是，實(shí)驗(yàn)過程中還意外驗(yàn)證了多系統(tǒng)兼容能力。除了美國GPS系統(tǒng)，LuGRE接收器同時(shí)捕捉到歐洲伽利略和俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星信號(hào)。這或許暗示未來月球?qū)Ш娇赡茏呦驀H合作。不過，中國北斗系統(tǒng)尚未參與此次實(shí)驗(yàn)，知情人士稱相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證已在規(guī)劃中。

在阿波羅登月時(shí)代，宇航員依靠地面雷達(dá)和星歷表導(dǎo)航，誤差范圍達(dá)數(shù)公里。如今這項(xiàng)突破意味著，未來月球車或許能像地球上的網(wǎng)約車般精準(zhǔn)導(dǎo)航。不過現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)依然存在，當(dāng)探測(cè)器位于月球背面時(shí)，地球?qū)Ш叫盘?hào)會(huì)被完全遮擋。對(duì)此，NASA正研究結(jié)合激光中繼衛(wèi)星的混合導(dǎo)航方案。

目前，LuGRE設(shè)備仍在持續(xù)收集數(shù)據(jù)，其工作日志顯示已累計(jì)接收超過500次有效定位信號(hào)。意大利航天局工程師透露，這些數(shù)據(jù)將用于構(gòu)建首個(gè)月球軌道導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫。與此同時(shí)，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)宣布，計(jì)劃在2025年發(fā)射的SLIM-2探測(cè)器將搭載類似設(shè)備。這場(chǎng)悄然而至的"月球?qū)Ш礁?jìng)賽"，或許正在重塑人類深空探索的技術(shù)版圖。