Skoro już człowiek stworzy bazy na Księżycu, to nie będzie w nich przesiadywał zamknięty całymi dniami. Można się zatem spodziewać, że będzie wydawał się zarówno na piesze, jak i na zmotoryzowane bliższe i dalsze ekspedycje badawcze. Stąd i myśl, że Księżyc, dokładnie tak jak obecnie Ziemia, wkrótce będzie potrzebował systemu nawigacji satelitarnej. Teoretycznie stworzenie takiego systemu nie powinno być szczególnie trudne. Jakby nie patrzeć na Ziemi mamy doskonale sprawdzone systemy nawigacji GPS. Zasadniczo, wystarczy tylko wysłać satelity i skalibrować je na krążenie wokół Księżyca, a nie Ziemi.
Jak wygląda Ziemia dla satelitów GPS?
Problem jednak w tym, że Księżyc to nie Ziemia. Oba globy, choć na wizualizacjach wyglądają podobnie, różnią się od siebie kształtem. Satelity nawigacji satelitarnej tak naprawdę nie zwracają uwagi na precyzyjny kształt naszej planety, co więcej nie korzystają nawet z przybliżenia określonego przez poziom morza. Dla satelitów GPS Ziemia jest elipsoidą obrotową, która możliwie najdokładniej przypomina geoidę (faktyczny kształt Ziemi).
Czytaj także: Program Artemis to najważniejsze przedsięwzięcie od czasów misji Apollo. Gra toczy się o wielką stawkę
Ruch obrotowy naszej planety sprawia, że na przestrzeni eonów nieznacznie się ona spłaszczyła na biegunach i poszerzyła na równiku. Co do zasady promień Ziemi to 6371 km. W rzeczywistości jednak na biegunie jest to 6357 km, a na równiku 6378 km. Mówiąc inaczej, bieguny Ziemi znajdują się o 21 km bliżej środka Ziemi niż równik.
Księżyc to nie Ziemia
Księżyc jest jednak nieco inny. Glob ten nie tylko jest znacznie mniejszy od Ziemi, obraca się wokół własnej osi znacznie wolniej niż ona. W efekcie tutaj aż takiego spłaszczenia nie odnotujemy. Różnica między promieniem biegunowym a równikowym wynosi tutaj zaledwie 0,5 km przy promieniu ok. 1737 km.
Aby zatem przystosować wykorzystywany na Ziemi system nawigacji satelitarnej do warunków księżycowych, konieczne jest ustalenie wartości półosi wielkiej i półosi małej elipsoidy najlepiej opisującej kształt Księżyca.
Czytaj także: Z zasięgiem na Księżycu nie będzie problemów. Naukowcy mają na to plan
Dotychczas na cele obliczania orbit sond krążących wokół Księżyca przyjmowano, że Księżyc jest po prostu sferą, choć tak do końca nie jest. W efekcie jeszcze nigdy, pomimo dekad badań Księżyca, jeszcze nigdy nie przybliżano jego kształtu za pomocą elipsoidy obrotowej.
W najnowszym wydaniu periodyku naukowego Acta Geodaetica et Geophysica studentka Kamilla Cziráki wraz ze swoim promotorem Gáborem Timárem z Uniwersytetu Loránda Eötvösa w Budapeszcie postanowiła stworzyć model elipsoidy obrotowej najdokładniej opisującej kształt Księżyca. W tym celu wykorzystano szczegółową bazę danych opisujących powierzchnię Księżyca, tzw. selenoidę księżycową, z której pobierano próbki wysokości w równo oddalonych od siebie punktach na powierzchni całego Księżyca. Swoją pracę autorzy rozpoczęli od stu punktów na powierzchni Księżyca, a następnie zwiększali tę liczbę aż do 100 000 punktów, bezustannie monitorując oparte o nie wartości półosi wielkiej i małej. Na poziomie 10 000 punktów wartości obu parametrów zaczęły się stabilizować.
Warto zauważyć, że jednym z najważniejszych zadań w całym projekcie badawczym było określenie sposobu jednorodnego rozłożenia N punktów na sferycznej powierzchni. Badacze postanowili oprzeć swój model o najprostszy sposób, tj. sferę Fibonacciego opracowaną przez samego Leonardo Fibonacciego, legendarnego matematyka żyjącego 800 lat temu. I to chyba jest prawdziwie fascynujący aspekt całej pracy. Otóż w XXI wieku naukowcy mogą opracować model, który zostanie wykorzystany do stworzenia systemu nawigacji satelitarnej na Księżycu, bazując na pracy giganta żyjącego niemal całe milenium wcześniej. To chyba najlepszy dowód na to, że współcześni naukowcy stoją na barkach gigantów.
