Современные навигационные спутники умеют измерять расстояние друг до друга и уточнять взаимное положение, но полностью отказаться от наземных станций пока не могут. Если вся группировка начинает медленно смещаться как единое целое, сами спутники практически не замечают такой ошибки. Китайские исследователи предложили необычный способ решить проблему — добавить в систему несколько аппаратов, движением которых управляет уже не столько Земля, сколько гравитация Луны.

Учёные смоделировали систему из действующих спутников китайской навигационной группировки BeiDou-3 и четырёх аппаратов на вытянутых окололунных орбитах ELFO. Такие лунные спутники ведут себя иначе, чем аппараты на средних околоземных орбитах. Благодаря этому по изменению расстояний между двумя группами можно заметить общий дрейф земной группировки, который без внешней точки отсчёта остаётся почти невидимым.

Для проверки использовались реальные данные межспутниковых измерений BeiDou-3 за 60 дней. Связь с предполагаемыми аппаратами у Луны пока моделировалась, поэтому речь идёт не о готовой действующей системе, а о расчётном эксперименте.

Результат оказался заметным. Без дополнительной коррекции средняя пользовательская ошибка определения дальности за 60 дней достигала 7,85 метра. При традиционном прогнозировании орбит она уменьшалась до 0,60 метра, а при добавлении лунных аппаратов — до 0,35 метра.

Причина заключается именно в различии гравитационных условий. Околоземные спутники в основном движутся под влиянием Земли, а аппараты на ELFO-орбитах значительно сильнее зависят от Луны. Это нарушает геометрическую симметрию, из-за которой автономная спутниковая группировка плохо замечает собственный общий поворот или дрейф.

Если принцип подтвердится в реальном эксперименте, он может пригодиться не только земным навигационным системам. Те же аппараты способны стать частью будущей инфраструктуры навигации вокруг Луны и на её поверхности, где постоянная зависимость от наземных станций ещё менее удобна.

Пока, однако, до практического внедрения далеко. Исследователи использовали реальные данные BeiDou-3, но лунная половина системы существовала только в модели. Следующим серьёзным этапом должны стать измерения с настоящими аппаратами на окололунных орбитах.