多年来，科学家们一直在研究如何在月球表面导航，这项任务在没有地球上 GPS 等工具的情况下是一项艰巨的挑战。
由于月球的大气层比地球稀薄得多，因此很难判断远方地标的距离和大小，因为地平线缺乏透视感。地球上的树木或建筑物可以提供模糊但有用的距离参考点，但在月球上却不可能有这种错觉。此外，由于没有大气层散射光线，太阳的强光会扭曲月球上宇航员的视觉和深度感知，使得在广阔、未绘制的区域中移动成为一项真正的挑战。
“我们在地球上有 GPS，并且可以轻松地利用它，而不用考虑它所涉及的所有技术，”马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究工程师Alvin Yew说。“但现在我们在月球上，就没有那个了。”
受先前月球导航研究的启发，Yew 正在开发一个人工智能系统，该系统通过扫描地平线寻找独特的地标来引导探险者在月球表面移动。该系统通过重现探险者站在月球表面时看到的月球地平线上的特征，并以美国宇航局的月球勘测轨道器收集的数据为基础进行训练。
Yew 说：“因为（月球）没有大气层，所以光线的散射并不多。”但通过利用景观的轮廓，“我们可以非常清晰地划定地面相对于太空的位置。”
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Yew 的人工智能系统将能够使用像巨石、山脊甚至陨石坑这样的地理特征进行导航，而这些特征的距离通常很难准确确定。这些测量值可用于匹配宇航员和探测器已捕获的图像中识别的特征，这与我们的 GPS 在地球上定位位置的方式类似。Yew 说，开发专门针对月球探险者量身定制的类似 GPS 的技术对于支持自主机器人操作尤为重要。现在，美国宇航局的“阿尔忒弥斯 I”号任务在本月早些时候成功溅落后刚刚结束，在不久的将来，人类重返月球也需要这样的技术。当即将到来的“阿尔忒弥斯 III”号任务的宇航员登陆时，拥有便携式或集成式系统来征服新地形，可能是他们（在月球及其他地方）探索的距离（和效果）的决定性因素。
Yew 说：“美国宇航局努力登陆月球，并最终有一天登陆火星，这需要对这些关键技术进行投资。”他的工作还计划与月球未来的“互联网”——LunaNet——相辅相成。该框架将支持月球上的通信、月球导航操作以及许多其他科学服务。据美国宇航局科学家称，这个月球卫星群旨在提供类似于地球的互联网接入，一个航天器和未来的宇航员可以利用的网络，而无需像目前的太空任务那样提前安排数据传输。
美国宇航局戈达德太空飞行中心任务工程和系统分析部技术副主管Cheryl Gramling说，月球是一个试验场，我们可以借鉴我们星球上的经验教训，看看它们如何应用于深空探索。
她说：“你也没有我们在地球上建立起来的基本基础设施。”月球就像一张白纸：“你必须考虑，‘我需要什么？’”
Gramling 说，这很像不同的互联网提供商允许其客户访问网络和其他服务，美国宇航局以及欧洲航天局 (ESA) 或日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 等其他航天机构可以联合起来构成 LunaNet。“这是将互联网扩展到太空，”她说。这些“提供商”（在此情况下为美国宇航局、ESA 和 JAXA 等航天机构）将能够相互通信并在网络之间共享数据，这与全球导航卫星系统 (GNSS) 的不同部分协同工作非常相似。
美国宇航局戈达德太空飞行中心导航和任务设计部门的成员Juan Crenshaw说：“将我们在地球上实现的技术应用到月球上是一个挑战，但同时，这也是一个思考如何实现它的机会。”他说，目标是创建一个不受单一实现或目的限制的网络，并为不同用户提供标准和协议。“如果我们建立一个可互操作的服务，它就能让我们用更少的资产、更高效地为用户提供更好的覆盖范围和服务。”
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但 LunaNet 距离上线还有很长的路要走——宇航员还需要一段时间才能像在地球上一样下载游戏或观看他们最喜欢的太空电影。虽然 LunaNet 的服务范围目前设计为覆盖月球表面至 200 公里（约 125 英里）的高度，但 Yew 表示，当网络出现断电或信号中断等中断时，他的 AI 可以作为漫游车或宇航员导航功能的备份。据美国宇航局称，Yew 的工作甚至可以帮助探险者在地球上类似的干扰中找到方向。
Yew 说：“当我们进行载人探险时，你总是希望（有备用系统）来应对非常危险的任务。”他的 AI “本身并没有与互联网挂钩，但它（可以）。”虽然 AI 仍处于开发阶段，但 Yew 希望在真正利用“阿尔忒弥斯任务”中的真实月球地形数据之前，通过在模拟环境中测试该系统来继续改进。
他说：“我们希望测试算法的鲁棒性，以确保我们能得到全局性的解决方案，也就是说，我可以把你扔到月球上的任何地方，你都能定位到任何地方。”“也许如果那不可能，我们也想测试它的极限。”
