互联网将如何在月球上工作:为大规模向太空迁移做准备
美国前总统唐纳德·特朗普(Donald Trump)一上任，就宣布将再次逆转该国的太空计划，并宣布了一项雄心勃勃的计划，即将人类送上月球——现在和永远。这次成功的飞行被视为特朗普第二个总统任期的壮观结局，但历史走了一条不同的道路。乔·拜登领导的民主党获胜后，美国国家航空航天局的登月计划开始停滞不前。然而，之前的计划远未被放弃。到20世纪20年代末，美国正准备与其合作伙伴进行几次无人和载人探险，并在月球站附近部署一个月球入口。
中国、俄罗斯联邦和其他国家正在计划登月任务:据估计，到2030年，大约100艘宇宙飞船或航天器将抵达月球。当然，并不是所有的事情都会实现，但这只会推迟几乎不可避免的最终结果:在地球的自然卫星上建立有人居住的基地和永久的人类存在。这项任务并不容易:工作人员将需要一个可靠和舒适的住所以及文明的所有好处。他们之间的交流远不是最后一次。
过去，阿波罗任务的成员使用传统的无线电通信来解决问题，但如果通信水平仍然保持在月球探测的水平，这是不够的。这种通信需要视距，不能在卫星背面、两极附近进行，只能在地球表面被撞击坑中的岩石或竖井遮挡的部分进行。此外，这需要一个强大的发射机，带有放大器和大型天线，可以直接与地球上的站点进行通信。为了组织一个成熟的通信系统，需要其他解决方案。
在这样一个项目中，美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)正在与意大利航空航天公司Argotec合作。仙女座系统将使用一个绕月球飞行的航天器舰队，装备有组织通信网络的工具(这部分位于JPL的肩膀上)。该星座将提供月球上所有用户之间的通信，还将作为与地球交换数据的传输“枢纽”。此外，相同的设备可以成为组织“月球GPS”的基础，这是一种用于在卫星上工作的人和机器人的导航系统。不同设备的信号到达月球表面天线的时间稍有延迟，就有可能对其位置进行三角测量并计算其坐标。
根据计划，该星座应包括在四个轨道上移动的24架飞机，每个轨道上有六颗卫星。它们的轨道倾角约为57°，它们的近地点(低轨道点)将在月球表面上方720公里处，它们的远心点(高点)将在8090公里处。对于地球上的通信，这些将是中地球轨道-如由OneWeb卫星通信系统操作的轨道。虽然到卫星的距离会达到几千公里，但和往返地球的距离(一个方向近40万公里)相比还是无法相比的。这大大降低了人类和机器人在月球上使用的发射器的功率要求。
一次完整的自转将需要12小时，但像任何在这个拉长的椭圆轨道上运行的物体一样，卫星的下游将比上游快得多。因此，轨道飞行器的定位是尽可能长时间地停留在未来人类活动的关键区域上方。因此，月球的两极(那里有充足的水资源，这使得它对建立宜居基地特别有吸引力)至少有94%的时间可以被一颗卫星看到，至少有79%的时间可以被三颗卫星看到，这是导航所必需的。相比之下，赤道地区89%的时间都被卫星覆盖。
四个轨道平面将允许通信覆盖整个月球表面，特别关注最重要的区域。
仙女座号的开发者特别关注月球的远端。在可预见的未来，人类不会在那里全职生活和工作，但有计划建造强大的天文仪器，收集大量需要送回地球进行处理的数据。月球背面的射电望远镜将受到卫星整体质量的屏蔽，不会受到来自地球的噪音的影响，而相对较弱的重力将使它们能够建造得非常大，并以前所未有的分辨率观察宇宙。
到目前为止，科学家们正在研究两个这样的项目:LCRT(月球环形山射电望远镜)和FARSIDE(黑暗时代和系外行星无线电科学调查远程阵列)。LCRT是一个几公里长的天线，它可以挂在一个4公里长的陨石坑的“焦点”上，作为无线电波的天然反射器。LCRT将能够用最长的波进行操作，这些波在地球上是看不见的，因为它们被我们星球的电离层所阻挡。
FARSIDE被设计成一个无线电干涉仪，也就是说，许多独立天线的阵列被组装成一个高分辨率系统。FARSIDE将使用65，438+028个这样的天线，分布在一个直径约为65，438+00公里的空间内，并与同一个中心相连，用于供电、存储和初级数据处理。这是望远镜和通信卫星交换信息的地方，以便继续向地球发送数据。
Argotec的意大利工程师正在研究的轨道平台相对较小。现有的原型重55公斤，尺寸为44厘米×40厘米×37厘米，不包括展开的天线和太阳能电池板。卫星上有JPL研制的四信道无线电系统:一个厘米级的K波段信道提供与地球的通信(卫星发射时为100兆比特/秒，接收时为30兆比特)，其他信道用于与月球上的用户通信。
它们由三个天线供电:一个长度为50厘米的可伸缩天线用于与地球的K波段通信，三个固定的和更长的S波段天线用于与月球的数据交换。正在开发标准协议，在此基础上，卫星将相互通信并与用户通信。然而，即使在月球上空部署了一组这样的卫星，这也只是第一代本地通信。
在未来，仙女座星座可以由卫星表面的站点和中继器网络来补充。在他们的帮助下，“月球互联网”将能够跨越几个等级，接近今天仅在地球上部署的5G能力。这样的网络将提供高速通信、机器的远程控制和机器人的自主操作——没有这些东西，全面的月球探测就不太可能实现。