CAPSTONE ( Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment ) es un orbitador lunar que está probando y verificando la estabilidad orbital calculada planificada para la estación espacial Lunar Gateway . La nave espacial es un CubeSat de 12 unidades que también está probando un sistema de navegación que mide su posición relativa al Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA sin depender de estaciones terrestres. Fue lanzado el 28 de junio de 2022, llegó a la órbita lunar el 14 de noviembre de 2022 y estaba programado para orbitar durante seis meses. El 18 de mayo de 2023, completó su misión principal de orbitar en la órbita del halo casi rectilínea durante seis meses, pero permanecerá en esta órbita, continuando con la realización de experimentos durante una fase de misión mejorada. [5]
Lunar Gateway es una estación espacial en desarrollo planificada por varias agencias espaciales nacionales desde al menos 2018, incluidas la NASA , la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Está previsto que Gateway se coloque en una órbita lunar novedosa que nunca se había utilizado hasta CAPSTONE, donde se espera que sirva como centro de comunicaciones, laboratorio científico, módulo de habitación a corto plazo y área de espera para rovers y otros robots. [6] Está previsto que Gateway desempeñe un papel importante en el programa Artemis de la NASA .
Las simulaciones por computadora indicaron que esta órbita particular (una órbita de halo casi rectilínea o NRHO) ofrece estabilidad a largo plazo con bajos requerimientos de combustible para mantener la posición orbital, [7] al utilizar un punto de equilibrio preciso en las gravedades de la Tierra y la Luna que ofrece una trayectoria estable. [8]
El objetivo principal de la misión CAPSTONE es verificar las simulaciones teóricas de estabilidad orbital para la Gateway con una nave espacial real. [8] [9] [10] CAPSTONE es la primera nave espacial que opera en un NRHO. [8] [10] La nave espacial también está probando un sistema de navegación llamado Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar (CAPS), [11] que mide su posición relativa al Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) de la NASA sin depender de estaciones terrestres. [8]
El orbitador es un CubeSat de 12 unidades . [8] [9] [10] El contrato de US$13,7 millones fue adjudicado a una empresa privada llamada Advanced Space, Boulder, Colorado , el 13 de septiembre de 2019 a través de un contrato federal de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas (SBIR). [8] [10] Advanced Space manejó la gestión general del proyecto y algunas de las tecnologías clave de la nave espacial, incluido su sistema de navegación de posicionamiento CAPS, [11] mientras que Tyvak Nano-Satellite Systems , Irvine, California , desarrolló y construyó el bus de la nave espacial , [8] y Stellar Exploration, Inc desarrolló sus sistemas de propulsión [12] que usaban hidracina . [13]
El 14 de febrero de 2020, la NASA anunció que CAPSTONE se lanzaría a bordo de un cohete Rocket Lab Electron desde el nuevo sitio de lanzamiento de la compañía en el Puerto Espacial Regional del Atlántico Medio (MARS), Wallops Island , en Virginia . [3] El lanzamiento estaba programado para octubre de 2021, pero posteriormente se retrasó y se trasladó al lanzamiento desde Mahia, LC-1 en Nueva Zelanda. [4] [14] El contrato de lanzamiento con Rocket Lab tiene un valor de US$9,95 millones, según la NASA. [3]
La nueva plataforma de lanzamiento de Rocket Lab en Virginia, denominada Complejo de Lanzamiento 2, se completó en 2019 y se esperaba que estuviera lista para respaldar los lanzamientos en 2021. La empresa afirmó que la nueva instalación respaldaría principalmente las misiones Electron con cargas útiles del gobierno de EE. UU. Sin embargo, la certificación del Sistema Autónomo de Terminación de Vuelo (AFTS) tardó más de lo previsto, por lo que el sitio de lanzamiento se cambió a Mahia. [4]
CAPSTONE se lanzó el 28 de junio de 2022. Después de separarse de la segunda etapa, la etapa de arranque Photon del Rocket Lab elevó el apogeo orbital a una órbita de transferencia lunar durante seis días encendiendo el motor bipropelente HyperCurie en el perigeo seis veces, seguido de la quema de inyección translunar (TLI), después de lo cual la nave espacial CAPSTONE se desplegó en su viaje a la Luna. [15]
El 5 de julio de 2022, la NASA perdió contacto con la nave espacial poco después de separarse de Photon y manifestó su intención de recuperar la comunicación bidireccional con la nave espacial y continuar la misión. [16] El 6 de julio, los operadores de la misión restablecieron contacto con la nave espacial. [17] Para el 30 de septiembre, CAPSTONE estaba "potencia positiva" y en una trayectoria estable hacia la Luna mientras los operadores de la misión trabajaban para recuperar el control de la orientación de la nave espacial. [18] La causa raíz del problema se redujo a una válvula en un propulsor que probablemente está parcialmente abierta, lo que produce empuje cada vez que se presuriza el sistema de propulsión. El 7 de octubre, el equipo cargó comandos de recuperación, detuvo el giro y recuperó el control de actitud total de 3 ejes. Se mantuvo en camino para insertarse en su órbita objetivo. [19]
CAPSTONE utilizó una transferencia balística a la Luna en lugar de una transferencia Hohmann directa más convencional . [20] Si bien las trayectorias de este tipo tardan mucho más en llegar a su destino (alrededor de cuatro meses en este caso, en comparación con los tres días que se necesitan para una transferencia directa tradicional), reducen significativamente los requisitos de propulsión, lo que puede aumentar la masa entregada (alrededor de un 10-15% más de masa). [21] Después de ser expulsada de la órbita terrestre por una serie de quemaduras de la etapa Photon, la nave espacial alcanzó una distancia de aproximadamente 1,5 millones de kilómetros, donde las perturbaciones del Sol se volvieron importantes. [20] Luego cayó de nuevo hacia la Tierra, interceptando la órbita de la Luna y finalmente entrando en NRHO alrededor de la Luna el 14 de noviembre de 2022.
Después de un viaje de tres meses a la Luna luego del lanzamiento, el satélite lunar CAPSTONE pasó seis meses recopilando datos durante esta demostración, volando a 1.600 km (1.000 millas) del Polo Norte de la Luna en su paso cercano y a 70.000 km (43.500 millas) del Polo Sur en su paso más lejano. [3] [22]
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