北京
地月空间正在变得拥挤，而拥挤带来的麻烦之一，是导航。你在地球上打开手机地图，靠的是全球定位系统；可一旦离开地球，这套系统就不管用了。航天器想知道自己到底在哪、轨道偏了多少，目前主要得靠深空网络来测算。这套网络最早可以追溯到20世纪50年代，原本是为了和远方的航天器通信而建。现在它已经忙得不可开交，光是排队等它给出精确轨道位置，有时就要花上几个小时。
麻省理工学院林肯实验室的研究人员觉得，他们可能找到了一个解决办法：往天上发射三颗卫星，让它们共同组成一套深空导航系统。这个系统有个挺长的名字，叫“轻型高轨道公用信号发射器”，缩写是LightHOUSE。
地球上的天线，再远也远不过月球
先替深空网络说句公道话。几十年来，它不断升级，技术上一直跟得上时代。但它有一个天生的限制，始终没法解决：它建在地球上。即便把其中相距最远的两台望远镜拉开，距离可以超过17600公里，这个数字放在地球上已经很惊人了，可跟地球到月球的384000公里比起来，仍然只是零头。更不用说火星了。
换句话说，不管地面天线怎么摆，它都只能从地球这一个视角去“看”航天器。视角太窄，基线太短，测量精度和速度自然都受限。MIT的研究人员想绕开的，正是这个地球表面的物理天花板。
把导航台搬到160万公里外
他们的方案是，把组成LightHOUSE的卫星放到距离地球表面大约160万公里的轨道上。这个距离比地球到月球还要远得多。为什么要放这么远？技术上有几个很实际的理由。
第一个理由是基线可以拉得极长。两颗卫星之间的距离，会占到行星际距离的很大一部分，至少对火星和金星来说是如此。基线越长，航天器位置的一点点变化，在卫星之间相对距离上就会被放大成更明显的变化。这样一来，工程师就能比现在深空网络快得多地捕捉到航天器的轨道轮廓。
第二个理由和月球背面有关。阿尔忒弥斯二号任务最近让人们注意到一个让人捏把汗的细节：当航天器飞到月球背面时，会有大约40分钟的无线电静默。那个位置被月球挡住，地球上的天线够不着。而LightHOUSE的轨道本身就超出了月球，所以它的一部分卫星可以在那个偏远区域提供精确定位。不过这里也有一个需要说明的代价：这些卫星本身也会增加射频噪声，而月球背面目前还算相对“安静”，这种噪声已经开始对它造成影响。
卫星不只是位置好，功能也不一样
LightHOUSE的第三个特点，跟它摆在哪里无关，而跟它本身的功能有关。目前，深空航天器为了和深空网络通信，必须携带大功率无线电天线。操作这些天线需要消耗宝贵的电力，而且它们占用的空间和重量，会挤掉其他本来可以搭载的有效载荷。
如果导航信号可以由轨道上的卫星来提供，航天器就不必再背着那么重的通信设备。省下来的电力和载荷空间，可以用在科学仪器、推进剂或者其他任务设备上。这对未来的月球旅行者来说，可能意味着更轻的飞船、更灵活的任务设计。
月球背面不再“失联”
月球背面一直是个特殊的地方。它永远背对地球，地面上任何天线都无法直接看到它。过去，航天器飞到那里，就只能暂时和地面失去联系，等它绕出来再恢复通信。对载人任务来说，这40分钟左右的静默尤其让人紧张。
LightHOUSE的轨道设计，让它的一部分卫星可以“看到”月球背面。这意味着，未来在月球背面活动的航天器，也有机会获得实时的位置信息。当然，这种能力不是没有代价。前面提到，卫星信号会增加月球背面的射频噪声。月球背面因为天然屏蔽了地球的无线电干扰，一直被认为是进行射电天文观测的理想地点。新的导航信号会不会影响那里的科学观测，还需要进一步评估。
从排队几小时到快速定位
目前，深空网络要同时服务大量任务，时间资源非常紧张。航天器想获得一次精确的轨道测定，往往需要排队等待。LightHOUSE的思路，是把导航能力从地面搬到太空，用三颗卫星组成一个覆盖地月空间甚至更远的定位网络。
如果这套系统建成，航天器或许不用再依赖地面天线的一次次测距。它们可以直接接收轨道卫星发出的信号，实时计算自己的位置。这样一来，轨道测定的速度会大幅提升，地面深空网络的负担也能减轻一部分。
一个还在纸面上的方案
需要说明的是，LightHOUSE目前仍然是研究人员提出的一个方案。原文用的是“可能”和“计划”这样的表述，并没有说它已经建成或者已经投入使用。三颗卫星、160万公里的轨道、覆盖月球背面的能力，这些都是设计目标，而不是已经发生的事实。
不过，这个方案确实指向了一个越来越现实的问题：当地月空间的人类活动越来越多，导航基础设施迟早要跟上。无论是未来的月球空间站、月球背面的探测器，还是更远的火星任务，都需要一套比现在更快、更准、更不依赖地面排队的方式，来知道自己在哪里。
到那个时候，160万公里外的三颗卫星，也许真的会成为月球旅行者的“灯塔”。
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