マサチューセッツ工科大学リンカーン研究所は、月と地球の間の空間で信頼性が高く常に利用可能なナビゲーションおよび通信サービスを提供することを目的としたレーザーに基づく衛星コンステレーションを提案しました。このコンセプトはLightHOUSE（Light High-Orbit Utility Signal Emitter）と呼ばれ、7月24日に研究所のレーザー通信チームと先進能力および技術チームによって発表されました。月と地球の間の空間にはGPSのようなシステムが存在せず、宇宙船はNASAの深宇宙ネットワーク（DSN）に依存して地球と月の間を航行しています。
DSNは正確ですが、そのカバレッジは限られており、すべてのDSNサイトは地球上にあります。月と地球の間のスケールに比べて、角度の分離度が小さく、正確な軌道決定には数時間かかることがあります。このネットワークは一度に少数のミッションしかサポートできず、GPSとは異なり、DSNは各ユーザー宇宙船が信号を能動的に送信することを要求します。
LightHOUSEは月と地球の間の空間に新しいナビゲーションソリューションを提供します
LightHOUSEは、地球から約100万マイル（約1,609,344キロメートル）の高軌道に小さな衛星群を展開します。これは22,236マイルの静止帯を大きく超えています。このシステムは、GPS衛星が地球のユーザーに提供する広範な角度の多様性を再現することができます。これらのビーコンサテライトは、レーザーリンクを介してユーザー宇宙船と時間および通信信号を交換し、星の背景を画像化して各宇宙船の三次元位置と速度を推定します。その結果、タイムリーで独立したナビゲーションデータが得られ、修正機動の必要性が減少し、推進剤の節約ができ、DSNへの依存が軽減されます。
レーザー通信チームの技術メンバーであるアーロン・グリンバーグは、「月は国家安全保障の戦略的優先事項として再び注目されています。ほぼすべての宇宙ミッションはある程度の精密なナビゲーションとタイミングを必要としますが、この分野にはグローバルポジショニングシステムが存在しません。LightHOUSEはこのギャップを埋めることを目的としています。」と述べています。この設計哲学はDSNよりもGPSに近いです。技術的な負担はビーコンサテライトにあり、サービスを受ける宇宙船にはありません。ビーコンは数十センチメートル口径の望遠鏡と数十ワット範囲のレーザー発射装置を備えており、ユーザー宇宙船はセンチメートル級の口径とミリワット級のレーザーを装備するだけで済みます。
この非対称性により、このシステムはさまざまなミッションに広く適用でき、著しい質量や電力のペナルティを引き起こすことはありません。
高軌道技術は既存のナビゲーションシステムの制限を克服します
高軌道定位は、DSNが処理できない問題も解決します。アルテミスIIは月の裏側を通過する際に40分間の通信中断を経験しました。しかし、LightHOUSEビーコンは十分に高い軌道に位置しており、月の裏側の宇宙船との視線を維持できるため、このような中断を防ぐことができます。レーザー通信チームの副チームリーダーであるティモシー・ヤナールは、「このコンセプトは、自由空間光学通信を通じて実現される協調測距能力に依存しています。この技術分野は研究所のグローバルリーダーであり、最近のアルテミスIIミッションでのO2Oの成功がその証です。」と述べています。
現在、このチームは分析、シミュレーション、実験室実験を通じてLightHOUSEを改良しています。彼らの短期目標は、ユーザーにナビゲーションデータを提供するための詳細なアーキテクチャを発表することです。長期目標は、静止軌道を超えたナビゲーションをさまざまなミッションの通常の操作にすることです。完全なシステムのコストは数億ドルに達する見込みで、単一のDSNアンテナのコストは約8500万から1億ドル、GPSの年間運用コストは18億ドルです。このコンセプトは、リンカーン研究所が光通信に関して行ってきた以前の作業、TBIRDおよびO2Oプログラム、ならびにNASAのPSYCHEミッションのために開発されたイメージング技術に基づいています。