Kosmos

Mały satelita leci na orbitę Księżyca. Dlaczego misja CAPSTONE jest ważna?

0

28 czerwca 2022 r. z wybrzeża Nowej Zelandii wystartowała niewielka rakieta Elektron. Na jej poszyciu można było zauważyć „szlaczek” NASA, a miejsce w ładowni zajął niewielki, 25-kilogramowy satelita, będący jednym z kluczy do utrzymania w ryzach harmonogramu programu Artemis.

Powrót na Księżyc

Plan powrotu ludzi na Księżyc ma już dość długą i wyboistą historię, składa się w większości z... ciągłych opóźnień. Upadek ambitnego programu Constellation, ciągła niegotowość sprzętu zaplanowanego w ramach programu Artemis doprowadziła do sytuacji, w której Stany Zjednoczone w drodze na Srebrny Glob zostały dogonione, a niektórzy twierdzą, że wręcz przegonione przez Chiny.

Dziś amerykańska administracja wraz z NASA robią co mogą, aby się w wielokrotnie zmienianych harmonogramach jako tako utrzymać. Przyjęta przez Amerykanów taktyka ma kilka punktów krytycznych, w których opóźnienia mogą spowodować jego... destrukcję. Jednym z nich jest, dla wielu kontrowersyjna, budowa kosmicznej stacji tranzytowej Lunar Gateway.

Misja CAPSTONE, bo to jej start opisałem we wstępie, jest dla tej budowy kluczowa. Podstawowym zadaniem orbitera będzie bowiem przetestowanie parametrów specjalnej orbity, którą specjaliści z NASA zaprojektowali dla wspomnianej stacji. Orbity, której działanie zweryfikowały jak na razie wyłącznie symulacje komputerowe.

HALO, Księżyc...

NRHO (near-rectilinear halo orbit) to orbita tyleż ciekawa, co nietypowa. Ma niespotykany, nieregularny kształt (nie jest elipsą), wysoką ekscentryczność, a do jej „ukształtowania” wykorzystywana jest grawitacja Księżyca oraz punkt Lagrange L2 układu Ziemia-Księżyc. Stacja Gateway będzie w ciągu trwających 7 dni cykli zbliżać się na odległość około 1500 km od księżycowego bieguna północnego, po czym oddalać na dystans około 70000 km od jego bieguna południowego.

Orbita według wspomnianych symulacji będzie dość stabilna, ale nie na tyle, żeby stacja nie potrzebowała manewrów korekcyjnych. Ponieważ jednak w tym przypadku NRHO mamy do czynienia z grawitacyjnym problem trzech ciał, nie do końca wiadomo na ile symulacje NASA właściwie oddają jej charakterystykę i stabilność. Weryfikacja tego jest najważniejszym zadaniem orbitera CAPSTONE, drugim będzie test „księżycowego” systemu nawigacyjnego.

Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment, ponieważ tak brzmi pełna nazwa tego urządzenia, to statek kosmiczny wielkości 12U. Został przygotowany pod kierunkiem firmy Advanced Space, która odpowiadała za system nawigacyjny CAPS. Sam statek kosmiczny przygotowała firma Terran Orbital, a za jego napęd korekcyjny odpowiadała firma Stellar Exploration.

Jeśli dodamy do tego wyniesienie całości przez Rocket Lab, przy pomocy ich modułu Photon, to widać wyraźnie, że NASA postawiła w tej krytycznie ważnej misji na małych, ambitnych graczy. Rzecz kiedyś nie do pomyślenia, tym bardziej, że zastosowanie duetu Electrona z Photonem wymusiło przygotowanie nietypowej orbity transferowej.

Ziemia, Księżyc, Słońce

Lunar Photon, przy pomocy odpaleń silnika HyperCure, najpierw wydłużał „w kierunku” Księżyca eliptyczną orbitę wokół Ziemi, aby w odpowiednim miejscu zerwać statek z tej „smyczy” i balistyczne skierować go w kierunku Srebrnego Globu. Lot orbitera nie będzie bezpośredni, statek zatoczy jeszcze większą elipsę za Księżycem, oddalając się od niego na odległość około 1000000 km.

Wykorzystując grawitację Słońca i silniki korekcyjne, CAPSTONE na orbitę NRHO dotrze dopiero za 4 miesiące i pozostanie tam przez minimum pół roku. Weryfikacja działania orbity transferowej również przyniesie NASA dużo korzyści, jej stosowanie ma wymagać znacznie mniej energii niż bardziej bezpośrednie transfery „starego” typu. Przy zastosowaniu klasycznego podejścia, Electron nie miałby szans na realizację swojego zadania. To może mieć spore znaczenie, dla księżycowej ekonomii, transporty mniej pilne będzie można wysyłać tam znacznie taniej.

CAPSTONE w drodze

Obecnie CAPSTONE jest już na orbicie balistycznej, wszystkie manewry Lunar Photona zakończyły się pełnym sukcesem i statki już się rozdzieliły. CAPSTONE po dotarciu na NRHO będzie badać jej stabilność i testować nowo opracowany system nawigacji, który uniezależni ziemskie statki od konieczności ciągłego orientowania się na Ziemię. Dodatkowo przetestuje komunikację z Ziemią i współpracę z orbiterem LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). Jeśli założenia naukowców się potwierdzą, w 2024 r. na pokładzie Falcona Heavy na wspomnianą orbitę powinien wyruszyć pierwszy z modułów Lunar Gateway.

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu