W tym miejscu pojawi się Moonlight. System może obejmować trzy satelity nawigacyjne na orbicie księżycowej oraz jeden dedykowany do komunikacji. W ten sposób wiele satelitów może pingować Ziemię w dowolnym momencie, a system byłby odporny na awarię pojedynczego orbitera. (Ponieważ księżyc nie ma atmosfery, satelity byłyby bardziej podatne na burze słoneczne i inną pogodę kosmiczną niż systemy GPS czy Galileo).
Większość technologii potrzebnych do Moonlight jest już dostępna, ponieważ ESA i NASA mają już satelity krążące wokół Ziemi. Ale projekt księżyca wiąże się z własnymi wyzwaniami. Na przykład, gdyby umieścić zegar atomowy na Księżycu i porównać go z identycznym zegarem na Ziemi, urządzenie księżycowe zyskałoby 56 mikrosekund co 24 godziny. To by się sumowało, ostatecznie zakłócając precyzję systemów nawigacyjnych.
Ta niewspółosiowość ma miejsce z powodu ogólnej teorii względności, dzięki niższemu przyciąganiu grawitacyjnemu Księżyca, mówi Patla. Technicznie rzecz biorąc, idealną miarą czasu byłby zegar atomowy w próżni kosmicznej, gdzie zasadniczo nie ma grawitacji. Na zegary atomowe na Ziemi wpływa grawitacja planety, ale są one znanym standardem. Na czas księżycowy miałoby wpływ inne przyciąganie grawitacyjne, które przyczyniłoby się do dodatkowych mikrosekund. Mimo to nie jest to duży problem: przesunięcie czasu księżycowego jest przewidywalne i można je skorygować.
Pojawia się również pytanie, jaką ścieżkę orbitalną powinny obrać te satelity. Większość satelitów wokół Ziemi ma orbity kołowe, co jest przydatne dla populacji, która jest nieliczna na biegunach planety i rozproszona na średnich szerokościach geograficznych. Ale realistycznie rzecz biorąc, większość astronautów w następnej dekadzie lub dwóch będzie stacjonować w pobliżu księżycowego bieguna południowego, ponieważ znajduje się tam lód wodny, który ludzie chcą wydobywać. ESA rozważa rozmieszczenie satelitów na orbitach eliptycznych, aby miały więcej czasu w zasięgu regionów polarnych. Później agencja i jej partnerzy mogliby dodać satelity na różnych orbitach, aby lepiej pokryć inne obszary, oraz stacje naziemne w celu zwiększenia dokładności.
Satelity będą wykorzystywać inną częstotliwość (pasmo S, około 2 do 2,5 MHz) niż ich naziemni odpowiednicy (pasmo L, około 1 do 1,6 MHz), aby ich sygnały nie zakłócały komunikacji naziemnej ani nie zakłócały przyszłe radioteleskopy po drugiej stronie Księżyca.
ESA planuje wystrzelić do końca 2025 r. satelitę do testowania technologii o nazwie Lunar Pathfinder, a następnie przygotować „wstępną zdolność operacyjną” Moonlight do końca 2027 r., z dedykowanym satelitą zapewniającym ograniczone usługi komunikacyjne i pierwszy sygnał nawigacyjny . Pełna konstelacja – najprawdopodobniej – czterech satelitów miałaby działać do końca 2030 roku.
A Moonlight nie będzie sama. NASA opracowuje własny analogiczny system, pracujący według podobnego harmonogramu. Chińska agencja kosmiczna planuje również swoją konstelację satelitów, a niektóre z tych statków kosmicznych mogłyby zostać wystrzelone do końca 2024 r., z początkowym celem wspierania Chang’e 6, księżycowej misji powrotnej. Japońska agencja kosmiczna również pracuje nad jednym, z misją demonstracyjną zaplanowaną na 2028 rok.
Inicjatywy te odegrają fundamentalną rolę w przyszłości podróży kosmicznych, mówi Ventura-Traveset. Nowe generacje statków kosmicznych, w tym komercyjne, nie będą wymagały skomplikowanych, drogich anten ani systemów lądowania; mogą po prostu z nich skorzystać. „W ciągu najbliższych 10 lat planowanych jest ponad 250 misji na Księżyc” — mówi. „Musimy mieć tę infrastrukturę. Będzie akceleratorem gospodarki księżycowej”.
Na poziomie filozoficznym programy te stanowią głęboką zmianę w koncepcji mierzenia czasu, mówi Nesvold. „Przez większość historii ludzkości używaliśmy przestrzeni do określania czasu, w tym roślin, gwiazd i faz księżyca” – mówi. „Dopiero niedawno wpadliśmy na pomysł technologii zegarowej, która pozwala nam koordynować działania bez konieczności polegania na przestrzeni. A teraz wdrażamy tę technologię na samym Księżycu”.
