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Servicios de carga útil lunar comercial

Commercial Lunar Payload Services ( CLPS ) es un programa de la NASA para contratar empresas que envíen pequeños módulos de aterrizaje y vehículos exploradores robóticos a la Luna . La mayoría de los sitios de aterrizaje están cerca del polo sur lunar [1] [2] donde explorarán los recursos lunares , probarán conceptos de utilización de recursos in situ (ISRU) y realizarán ciencia lunar para apoyar el programa lunar Artemis . CLPS tiene como objetivo comprar servicios de carga útil de extremo a extremo entre la Tierra y la superficie lunar mediante contratos de precio fijo . [3] [4] El programa logró el primer aterrizaje en la luna por parte de una empresa comercial en la historia con la misión IM-1 en 2024. El programa se amplió para agregar soporte para grandes cargas útiles a partir de 2025.

El programa CLPS está a cargo de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA , junto con las direcciones de Exploración Humana y Operaciones y de Misiones de Tecnología Espacial. La NASA espera que los contratistas proporcionen todas las actividades necesarias para integrar, acomodar, transportar y operar de manera segura las cargas útiles de la NASA, incluidos los vehículos de lanzamiento, las naves espaciales de aterrizaje lunar, los sistemas de superficie lunar, los vehículos de reentrada a la Tierra y los recursos asociados. [4]

Se han contratado ocho misiones en el marco del programa (sin contar un contrato de misión que fue revocado después de su adjudicación y otro contrato de misión que fue cancelado después de que la empresa contratada se declarara en quiebra).

Historia

La NASA lleva muchos años planificando la exploración y el uso de los recursos naturales de la Luna . La NASA ha identificado una variedad de objetivos de exploración, científicos y tecnológicos que podrían abordarse mediante el envío regular de instrumentos, experimentos y otras pequeñas cargas útiles a la Luna. [3]

Cuando el estudio conceptual sobre el rover Resource Prospector se canceló en abril de 2018, los funcionarios de la NASA explicaron que la exploración de la superficie lunar continuaría en el futuro, pero utilizando servicios de aterrizaje comerciales bajo un nuevo programa CLPS. [5] [6] Más tarde, ese mismo abril, la NASA anunció el programa de Servicios de Carga Lunar Comercial como el primer paso en la solicitud de vuelos a la Luna. [3] [4] [7] En abril de 2018, CLPS emitió un Borrador de Solicitud de Propuesta, [4] y en septiembre de 2018 se emitió la Solicitud de Propuesta CLPS como una solicitud formal. [8]

El 29 de noviembre de 2018, la NASA anunció las primeras nueve empresas a las que se les permitiría presentar ofertas para contratos, [9] que eran contratos de entrega indefinida, cantidad indefinida con un valor de contrato máximo combinado de 2.600 millones de dólares durante diez años. [9]

En febrero de 2018, la NASA publicó una convocatoria para la adquisición de instrumentos y cargas útiles tecnológicas para la superficie lunar que puedan convertirse en clientes del CLPS. Las propuestas debían presentarse antes de noviembre de 2018 y el 17 de enero de 2019. La NASA realiza convocatorias anuales para la presentación de propuestas. [10] [11]

El 31 de mayo de 2019, la NASA anunció una lista de premios, a Astrobotic , de Pittsburgh, Pensilvania, $79,5 millones; Intuitive Machines , de Houston, Texas, $77 millones; y OrbitBeyond , $97 millones; para lanzar sus módulos de aterrizaje lunares. [12] Sin embargo, Orbit Beyond se retiró en julio de 2019 (la NASA reconoció la terminación del contrato el 29 de julio de 2019), pero siguió pudiendo presentar ofertas para futuras misiones. [13] En enero de 2024, la NASA informó que el premio inicial a Astrobotic había aumentado a $108 millones, para transportar cinco cargas útiles científicas de la NASA en lugar del número inicial de 14, y que el valor del contrato para Intuitive Machines había aumentado a $118 millones. [14] [15]

El 1 de julio de 2019, se adjudicó un contrato de $5,6 millones a Astrobotic y su socio, la Universidad Carnegie Mellon, para desarrollar MoonRanger , un rover de 13 kg (29 lb) para transportar cargas útiles en la Luna para el CLPS de la NASA. [16] [17] El lanzamiento estaba previsto para 2021 o 2022. [17] [18] El rover llevaría cargas útiles científicas aún por determinar y desarrollar por otros proveedores, que se centrarían en explorar y crear mapas 3D de una región polar en busca de señales de hielo de agua o fosas lunares para entradas a cuevas lunares. [18] [19] El rover operaría mayoritariamente de forma autónoma durante hasta una semana. [19]

El 18 de noviembre de 2019, la NASA agregó cinco contratistas al grupo de empresas elegibles para ofertar para entregar grandes cargas útiles a la superficie lunar bajo el programa CLPS: Blue Origin , Ceres Robotics , Sierra Nevada Corporation , SpaceX y Tyvak Nano-Satellite Systems . [20]

El 8 de abril de 2020, la NASA anunció que había adjudicado el cuarto contrato CLPS (después de los de Astrobotic, Intuitive Machines y OrbitBeyond) para Masten Space Systems . El contrato, por un valor de 75,9 millones de dólares, era para que el módulo de aterrizaje lunar XL-1 de Masten entregara cargas útiles de la NASA y otros clientes al polo sur de la Luna a finales de 2022. [21]

El 11 de junio de 2020, la NASA adjudicó a Astrobotic Technology su segundo contrato CLPS. La misión sería el primer vuelo del módulo de aterrizaje Griffin de Astrobotic, de mayor tamaño. [22] Griffin pesa 450 kg. La adjudicación fue de 199,5 millones de dólares [22] que cubren los costes del módulo de aterrizaje Griffin y del lanzamiento. La misión estaba prevista para noviembre de 2024. [23]

El 16 de octubre de 2020, [24] la NASA adjudicó a Intuitive Machines su segundo contrato CLPS para la Intuitive Machines Mission 2 (IM-2). El contrato valía aproximadamente 47 millones de dólares. Utilizando un módulo de aterrizaje Nova-C , la misión haría aterrizar un taladro ( PRIME-1 ) combinado con un espectrómetro de masas cerca del polo sur lunar , para intentar recolectar hielo de debajo de la superficie. La misión estaba programada para diciembre de 2022, utilizando un cohete Falcon 9 .

El 4 de febrero de 2021, la NASA adjudicó un contrato CLPS a Firefly Aerospace , de Cedar Park, Texas , por aproximadamente 93,3 millones de dólares, para entregar un conjunto de 10 investigaciones científicas y demostraciones de tecnología a la Luna en 2023 (posteriormente retrasado a 2024). Esta fue la sexta adjudicación (la séptima contando la adjudicación OrbitBeyond que luego se canceló) para la entrega a la superficie lunar (un módulo de aterrizaje lunar) bajo la iniciativa CLPS. Esta fue la primera entrega adjudicada a Firefly Aerospace, que proporcionaría el servicio de entrega lunar utilizando su módulo de aterrizaje Blue Ghost , diseñado y desarrollado en las instalaciones de la empresa en Cedar Park. [25]

Modelo del módulo de aterrizaje Nova-C, en exhibición en mayo de 2019 en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland

El siguiente contrato CLPS (el séptimo, sin contar el contrato OrbitBeyond) fue otorgado por la NASA el 17 de noviembre de 2021 a Intuitive Machines, su tercer contrato. Su módulo de aterrizaje Nova-C fue contratado para aterrizar cuatro cargas útiles de la NASA (alrededor de 92 kg en total) para estudiar una característica lunar llamada Reiner Gamma . La misión se conocía como misión IM-3 y estaba previsto que aterrizara en la Luna en 2024. El valor del contrato era de 77,5 millones de dólares y, según el contrato, Intuitive Machines era responsable de los servicios de entrega de extremo a extremo, incluida la integración de la carga útil, la entrega desde la Tierra a la superficie de la Luna y las operaciones de carga útil. [26]

El 21 de julio de 2022, la NASA anunció que había adjudicado un contrato CLPS (el octavo, sin contar OrbitBeyond) por valor de 73 millones de dólares a un equipo dirigido por la empresa Draper. La misión tenía como objetivo la cuenca de Schrödinger en el lado oculto de la Luna, prevista para 2025. El módulo de aterrizaje de la misión, llamado SERIES-2 por Draper, entregaría a la cuenca de Schrödinger tres experimentos para recopilar datos sísmicos, medir el flujo de calor y la conductividad eléctrica del subsuelo lunar y medir los fenómenos electromagnéticos creados por la interacción del viento solar y el plasma con la superficie lunar. Esta misión sería la primera misión CLPS en apuntar al lado oculto de la Luna, y pretende ser el segundo aterrizaje (después del Chang'e-4 de China ) en el lado oculto de la Luna. La misión también desarrollaría y desplegaría dos satélites de retransmisión de datos, imprescindibles para las misiones en el lado oculto de la Luna. Muchas empresas están involucradas en la misión, siendo Draper el contratista principal, incluida ispace . [27] El 29 de septiembre de 2023, ispace anunció que el módulo de aterrizaje SERIES-2 había sido rediseñado integralmente y renombrado como APEX 1.0, lo que provocó que la misión se retrasara hasta 2026. [28]

Masten Space Systems se declaró en quiebra en julio de 2022, [29] y casi todos sus activos se vendieron a Astrobotic Technology . [30] Esto llevó a la cancelación de la misión CLPS de Masten.

El 14 de marzo de 2023, la NASA le otorgó a Firefly una orden de trabajo de 112 millones de dólares (octavo contrato CLPS, sin contar OrbitBeyond o Masten Space Systems) para una misión al otro lado de la Luna utilizando el segundo módulo de aterrizaje Blue Ghost , cuyo lanzamiento se espera para 2026. [31]

Descripción general

La región del polo sur lunar es de especial interés debido a la presencia de hielo de agua en áreas permanentemente sombreadas dentro de los cráteres, energía solar casi constante en los bordes de los cráteres y abundantes metales y oxígeno en el regolito. [32] [33]

Se espera que la naturaleza competitiva del programa CLPS reduzca el costo de la exploración lunar, acelere el regreso robótico a la Luna, el retorno de muestras , la prospección de recursos en la región polar sur y promueva la innovación y el crecimiento de las industrias comerciales relacionadas. [34] El programa de desarrollo de la carga útil se llama Desarrollo y Avance de la Instrumentación Lunar (DALI), y los objetivos de la carga útil son la exploración, la utilización de recursos in situ ( ISRU ) y la ciencia lunar. Se esperaba que los primeros instrumentos se seleccionaran para el verano de 2019, [4] y se esperaba que las oportunidades de vuelo comenzaran en 2021. [34] [4]

Se emitirán múltiples contratos y las primeras cargas útiles probablemente serán pequeñas debido a la capacidad limitada de los módulos de aterrizaje comerciales iniciales. [7] Los primeros módulos de aterrizaje y exploradores serán demostradores de tecnología en hardware como aterrizaje de precisión/evitación de peligros, generación de energía ( solar y RTG ), utilización de recursos in situ ( ISRU ), gestión de fluidos criogénicos , operaciones y detección autónomas , y aviónica avanzada , movilidad, mecanismos y materiales . [4] Este programa requiere que solo los vehículos de lanzamiento estadounidenses puedan lanzar la nave espacial. [4] La masa de los módulos de aterrizaje y exploradores puede variar desde miniatura hasta 1000 kg (2200 lb), [35] con un módulo de aterrizaje de 500 kg (1100 lb) previsto para su lanzamiento en 2022. [34]

La carta de presentación del borrador de la solicitud de propuestas establece que los contratos durarán hasta 10 años. A medida que surja la necesidad de la NASA de enviar cargas útiles a la superficie lunar (y otros destinos cislunares), emitirá "órdenes de trabajo" con precio fijo firme en las que los contratistas principales aprobados podrán presentar ofertas. Se emitirá un alcance del trabajo con cada orden de trabajo. Las propuestas CLPS se están evaluando en función de cinco estándares de accesibilidad técnica. [4]

La NASA estima que el costo por kilogramo enviado a la superficie lunar será de un millón de dólares (esta cifra podría revisarse después de un aterrizaje lunar, cuando se conozcan los costos reales). [36]

Contratistas

Peregrino astrobótico

Las empresas seleccionadas son consideradas “contratistas principales” que pueden subcontratar proyectos a otras empresas de su elección. Las primeras empresas a las que se les concedió el derecho a presentar ofertas en contratos CLPS fueron elegidas en 2018. [9] [37] [8]

El 21 de mayo de 2019, tres empresas obtuvieron contratos de aterrizaje: Astrobotic Technology , Intuitive Machines y OrbitBeyond . [12]

El 29 de julio de 2019, la NASA anunció que había concedido la solicitud de OrbitBeyond de liberarse de este contrato específico, citando "desafíos corporativos internos". [38]

El 18 de noviembre de 2019, la NASA agregó cinco nuevos contratistas al grupo de empresas que son elegibles para ofertar para enviar grandes cargas útiles a la superficie de la Luna con el programa CLPS. [20]

El 8 de abril de 2020, la NASA seleccionó a Masten Space Systems para una misión para entregar y operar ocho cargas útiles, con nueve instrumentos científicos y tecnológicos, al Polo Sur de la Luna en 2022. [39] [40] [41] Masten Space Systems se declaró en quiebra en julio de 2022; [29] [30] esto llevó a la cancelación de la misión CLPS de Masten.

El 4 de febrero de 2021, la NASA otorgó un contrato CLPS a Firefly Aerospace para una misión destinada a entregar un conjunto de 10 investigaciones científicas y demostraciones de tecnología a la Luna en 2023. [25]

El 21 de julio de 2022, la NASA anunció que había otorgado un contrato CLPS a Draper Laboratories. [27]

El 29 de agosto de 2024, la NASA anunció que había adjudicado otra orden de trabajo CLPS a Intuitive Machines. Las seis cargas útiles incluyen cuatro de la NASA, una de la Agencia Espacial Europea y una del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder. [42]

Notas:

  1. ^ Contrato adjudicado el 31 de mayo de 2019 y desistido el 29 de julio de 2019

Selección de carga útil

Los contratos CLPS para módulos de aterrizaje y misiones de aterrizaje no incluyen las cargas útiles en sí. Las cargas útiles se desarrollan en virtud de contratos separados, ya sea en las instalaciones de la NASA o en instalaciones comerciales. Los módulos de aterrizaje CLPS proporcionan aterrizaje, servicios de apoyo y retorno de muestras según se especifica en cada contrato individual.

El primer lote de cargas útiles científicas se está desarrollando en las instalaciones de la NASA, debido al poco tiempo disponible antes de los primeros vuelos planificados. Las selecciones posteriores incluyen cargas útiles proporcionadas por universidades y la industria. Está previsto que cada año se publiquen convocatorias de cargas útiles para oportunidades adicionales.

Programa de descubrimiento y exploración lunar

El Programa de Descubrimiento y Exploración Lunar (LDEP, por sus siglas en inglés) dentro de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA establece contratos para el programa CLPS y selecciona los instrumentos científicos lunares que utilizarán los servicios de CLPS. [45] El proceso de desarrollo de instrumentos lunares de CLPS incluye cargas útiles lunares proporcionadas por la NASA (NPLP, por sus siglas en inglés), cargas útiles de instrumentos y tecnología de la superficie lunar (LSITP, por sus siglas en inglés), cargas útiles e investigaciones en la superficie de la Luna (PRISM, por sus siglas en inglés), desarrollo y avance de la instrumentación lunar (DALI, por sus siglas en inglés), instrumentos del vehículo lunar de terreno (LTV, por sus siglas en inglés) e instrumentos de superficie de Artemis. [46] El LDEP aspira a realizar al menos dos misiones CLPS por año. [47]

Las misiones de entrega de estas cargas útiles se solicitaron en lotes.

Primer lote

Las primeras doce cargas útiles y experimentos de la NASA se anunciaron el 21 de febrero de 2019 [48] [49] y volarán en misiones separadas. A febrero de 2021, la NASA ha adjudicado contratos para cuatro misiones de aterrizaje CLPS para apoyar estas cargas útiles.

Segundo lote

El 1 de julio de 2019, la NASA anunció la selección de doce cargas útiles adicionales, proporcionadas por universidades e industrias. Siete de ellas son investigaciones científicas, mientras que cinco son demostraciones tecnológicas. [50]

Tercer lote

El remolino lunar conocido como Reiner Gamma (60 km de ancho), visto a 750 nm por la sonda espacial Clementine (julio de 2011)

En junio de 2021, la NASA anunció la selección de tres cargas útiles de su convocatoria de propuestas de Cargas útiles e investigaciones en la superficie de la Luna (PRISM). Estas cargas útiles se enviarán a Reiner Gamma y a la cuenca de Schrödinger en el período 2023-2024. [52]

Domos de Gruithuisen: los domos Gamma y Delta están separados por una llanura basáltica relativamente plana (2021)

Cuarto lote

En junio de 2022, la NASA anunció la selección de dos nuevas cargas útiles de su convocatoria de propuestas de Cargas útiles e investigaciones en la superficie de la Luna (PRISM). [57]

El proyecto Lunar Vulkan Imaging and Spectroscopy Explorer (Lunar-VISE) [58] es un conjunto de cinco instrumentos, dos de los cuales se montarán en un módulo de aterrizaje estacionario y tres en un vehículo móvil que se prestará como servicio por parte del proveedor de CLPS. Lunar-VISE estudiará una forma poco común de vulcanismo lunar. Lunar-VISE se enviará a uno de los domos de Gruithuisen: Mons Gruithuisen Gamma o Mons Gruithuisen Delta . [57]

El conjunto de aplicaciones científicas del instrumento Lunar Explorer para aplicaciones de biología espacial (LEIA) es un pequeño dispositivo basado en un CubeSat. LEIA facilitará la investigación biológica en la Luna (que no se puede simular ni reproducir con alta fidelidad en la Tierra o en la Estación Espacial Internacional) mediante la introducción de la levadura Saccharomyces cerevisiae en la superficie lunar y el estudio de su respuesta a la radiación y la gravedad lunar. Saccharomyces cerevisiae sirve como organismo modelo para comprender la respuesta y la reparación del daño del ADN. [57]

Lista de misiones anunciadas en el marco del CLPS

Misiones contratadas

Orbit Beyond devolvió su orden de tarea (cancelando su misión) dos meses después de su adjudicación en 2019. [22] Esa misión no figura a continuación.

Misiones anunciadas pero aún no contratadas

Misiones canceladas

Véase también

Referencias

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