КАПСТОН
Спутник НАСА для тестирования орбиты Lunar Gateway

КАПСТОН
Иллюстрация технологической операции и навигационного эксперимента по автономной системе позиционирования на Луне (CAPSTONE)
ИменаЭксперимент по эксплуатации и навигации технологической системы автономного позиционирования на Луне
Тип миссииДемонстрация технологий
ОператорРасширенное пространство [1]
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПАР2022-070А
Номер SATCAT52914
Продолжительность миссииПланировалось: 10 месяцев
Прошло: 2 года, 7 месяцев и 7 дней
Свойства космического корабля
Космический корабльКАПСТОН
Тип космического корабля12U КубСат
АвтобусCubeSat
ПроизводительAdvanced Space (управление)
Tyvak Nano-Satellite Systems (автобус)
Stellar Exploration, Inc (двигательная установка)
Стартовая масса25 кг (55 фунтов) [2] [3]
Начало миссии
Дата запуска28 июня 2022 г., 09:55 UTC [2]
РакетаЭлектрон / Фотон ГиперКюри
Стартовая площадкаМахия, LC-1B [4]
ПодрядчикРакетная Лаборатория
Лунный орбитальный аппарат
Орбитальная вставка15 ноября 2022 г., 00:38 UTC
ОрбитыПочти прямолинейная гало-орбита (NRHO) [3]
Параметры орбиты
Периселенская высота1500 км (930 миль)
высота Апоселена70 000 км (43 000 миль)
НаклонЭллиптическая полярная орбита

CAPSTONE ( Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment ) — лунный орбитальный аппарат, который тестирует и проверяет расчетную орбитальную устойчивость, запланированную для космической станции Lunar Gateway . Космический аппарат представляет собой 12-юнитовый CubeSat , который также тестирует навигационную систему, измеряющую его положение относительно лунного разведывательного орбитального аппарата NASA (LRO) без использования наземных станций. Он был запущен 28 июня 2022 года, прибыл на лунную орбиту 15 ноября 2022 года и должен был находиться на орбите в течение шести месяцев. 18 мая 2023 года он завершил свою основную миссию по орбите на почти прямолинейной гало-орбите в течение шести месяцев, но останется на этой орбите, продолжая проводить эксперименты во время расширенной фазы миссии. [5]

Фон

Lunar Gateway — это находящаяся в разработке космическая станция, которую планируют несколько национальных космических агентств по крайней мере с 2018 года, включая NASA , Европейское космическое агентство (ESA) и Канадское космическое агентство (CSA). Gateway планируется разместить на новой лунной орбите , которая никогда не использовалась до CAPSTONE, где, как ожидается, она будет служить коммуникационным узлом, научной лабораторией, краткосрочным жилым модулем и зоной ожидания для марсоходов и других роботов. [6] Gateway должен сыграть важную роль в программе NASA Artemis .

Компьютерное моделирование показало, что эта конкретная орбита — почти прямолинейная гало-орбита (NRHO) — обеспечивает долгосрочную стабильность с низкими требованиями к топливу для поддержания орбитальной станции [7] за счет использования точной точки равновесия в гравитациях Земли и Луны , что обеспечивает стабильную траекторию. [8]

Основная цель миссии CAPSTONE — проверить теоретические моделирования орбитальной устойчивости Gateway с реальным космическим аппаратом. [8] [9] [10] CAPSTONE — первый космический аппарат, работающий в NRHO. [8] [10] Космический аппарат также тестирует навигационную систему, называемую Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS), [11] которая измеряет его положение относительно лунного разведывательного орбитального аппарата NASA (LRO) без использования наземных станций. [8]

Космический корабль

Орбитальный аппарат представляет собой 12-юнитовый CubeSat . [8] [9] [10] Контракт на сумму 13,7 млн ​​долларов США был присужден частной компании Advanced Space, Боулдер, штат Колорадо , 13 сентября 2019 года в рамках федерального контракта Small Business Innovation Research (SBIR). [8] [10] Advanced Space занималась общим управлением проектом и некоторыми ключевыми технологиями космического корабля, включая его навигационную систему позиционирования CAPS, [11] в то время как Tyvak Nano-Satellite Systems , Ирвайн, Калифорния , разработала и построила платформу космического корабля , [8] а Stellar Exploration, Inc разработала его двигательные установки , [12] которые использовали гидразин . [13]

Запуск

Ракета Electron с CAPSTONE стартует со стартового комплекса Rocket Lab в Махии, Новая Зеландия.
Запуск CAPSTONE на Луну
значок видео- Трансляция НАСА (YouTube)

14 февраля 2020 года НАСА объявило, что CAPSTONE будет запущен на борту ракеты- носителя Rocket Lab Electron с новой стартовой площадки компании на Среднеатлантическом региональном космодроме (MARS) на острове Уоллопс в Вирджинии . [3] Запуск был запланирован на октябрь 2021 года, но впоследствии был отложен и перенесен на запуск с космодрома Махия, LC-1 в Новой Зеландии. [4] [14] По данным НАСА, контракт на запуск с Rocket Lab оценивается в 9,95 млн долларов США. [3]

Новая стартовая площадка Rocket Lab в Вирджинии, обозначенная как Launch Complex 2, была завершена в 2019 году и, как надеялись, будет готова к запуску к 2021 году. Компания заявила, что новый объект будет в основном поддерживать миссии Electron с полезными нагрузками правительства США. Однако сертификация автономной системы прекращения полета (AFTS) заняла больше времени, чем предполагалось, в результате чего стартовая площадка была изменена на Махию. [4]

CAPSTONE был запущен 28 июня 2022 года. После отделения от второй ступени ступень Photon от Rocket Lab подняла орбитальный апогей на лунную переходную орбиту за шесть дней, включив двухкомпонентный двигатель HyperCurie в перигее шесть раз, а затем осуществив транслунный запуск (TLI), после чего космический аппарат CAPSTONE был развернут для полета на Луну. [15]

5 июля 2022 года NASA потеряло связь с космическим кораблем вскоре после отделения от Photon и заявило о своем намерении восстановить двустороннюю связь с космическим кораблем и продолжить миссию. [16] 6 июля операторы миссии восстановили связь с космическим кораблем. [17] К 30 сентября CAPSTONE был «с положительным питанием» и находился на стабильной траектории к Луне, в то время как операторы миссии работали над восстановлением управления ориентацией космического корабля. [18] Основная причина проблемы была сужена до клапана на двигателе, который, вероятно, частично открыт, что, таким образом, создает тягу всякий раз, когда двигательная система находится под давлением. 7 октября команда загрузила команды восстановления, остановила вращение и восстановила полное управление ориентацией по 3 осям. Он оставался на пути к выходу на целевую орбиту. [19]

Баллистический лунный переход

CAPSTONE использовал баллистический переход на Луну вместо более традиционного прямого перехода Хохмана . [20] Хотя траектории такого типа занимают гораздо больше времени, чтобы достичь своей цели (около четырех месяцев в этом случае по сравнению с примерно тремя днями при традиционном прямом переходе), они значительно снижают требования к движению, что может увеличить доставляемую массу (примерно на 10–15% больше массы). [21] После того, как космический аппарат был выброшен с орбиты Земли серией включений ступени Photon, он достиг расстояния около 1,5 миллиона километров, где возмущения от Солнца стали важными. [20] Затем он упал обратно к Земле, перехватив орбиту Луны и, наконец, войдя в NRHO вокруг Луны 14 ноября 2022 года.

Миссия

После трехмесячного полета к Луне после запуска лунный спутник CAPSTONE провел шесть месяцев, собирая данные во время этой демонстрации, пролетая в пределах 1000 миль (1600 км) от Северного полюса Луны в ближнем пролете и в 43 500 милях (70 000 км) от Южного полюса в самом дальнем его положении. [3] [22]

Анимация CAPSTONE
  Земля  ·   КАПСТОН  ·   Луна

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "CAPSTONE". Advanced Space . Получено 15 ноября 2022 г. .
  2. ^ ab "CAPSTONE". Координированный архив данных космической науки НАСА . Получено 9 февраля 2023 г.
  3. ^ abcde Кларк, Стивен (15 февраля 2020 г.). "NASA picks Rocket Lab to launch lunar CubeSat mission". Spaceflight Now. Архивировано из оригинала 8 мая 2021 г. Получено 18 марта 2020 г.
  4. ^ abc "Rocket Lab запускает финансируемую NASA коммерческую миссию на Луну из Новой Зеландии" (пресс-релиз). Rocket Lab. 6 августа 2021 г. Архивировано из оригинала 8 августа 2021 г. Получено 8 августа 2021 г.
  5. ^ Табор, Эбби (18 мая 2023 г.). «CAPSTONE совершает полёт на Луну, успешно тестирует навигационную технологию». NASA . Получено 23 мая 2023 г. .
  6. ^ Коннелл, Дилан; Халлоран, Кейт (11 сентября 2018 г.). «Конкурс ищет университетские концепции для возможностей исследования шлюза и глубокого космоса». NASA. Архивировано из оригинала 17 июня 2019 г. Получено 19 сентября 2018 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  7. ^ «Angelic halo orbit selected for humankind’s first lunar forpost». ESA. 18 июля 2019 г. Архивировано из оригинала 24 июня 2021 г. Получено 18 марта 2020 г.
  8. ^ abcdefg Фауст, Джефф (16 сентября 2019 г.). «Кубсат НАСА проверит орбиту Лунных ворот» . Космические новости . Проверено 18 марта 2020 г.
  9. ^ ab Torbet, Georgina (15 сентября 2019 г.). «NASA выбирает проект CubeSat для проверки орбитального маршрута вокруг Луны». Digital Trends. Архивировано из оригинала 24 июня 2021 г. Получено 18 марта 2020 г.
  10. ^ abcd "Advanced Space выбрана для разработки миссии CubeSat pathfinder". Aerospace Technology. 16 сентября 2019 г. Архивировано из оригинала 24 июня 2021 г. Получено 18 марта 2020 г.
  11. ^ ab "Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS)". Advanced Space. Архивировано из оригинала 24 июня 2021 г. Получено 16 сентября 2019 г.
  12. ^ Холл, Лора (31 июля 2020 г.). «Что такое CAPSTONE?». NASA. Архивировано из оригинала 3 августа 2020 г. . Получено 4 августа 2020 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  13. ^ Табор, Эбигейл (22 марта 2021 г.). «Инновационная двигательная система изучит орбиту Луны для Артемиды». NASA . Получено 17 октября 2022 г. .
  14. ^ Дэвид, Леонард (25 августа 2021 г.). «CAPSTONE, небольшой кубсат, направляющийся на Луну, готовится к запуску в октябре». Space.com. Архивировано из оригинала 27 августа 2021 г. . Получено 27 августа 2021 г. .
  15. ^ Foust, Jeff (4 июля 2022 г.). «CAPSTONE направляется на Луну». SpaceNews . Получено 5 июля 2022 г. .
  16. ^ Шилдс, Тодд (5 июля 2022 г.). «Космический корабль Capstone на Луне теряет контакт, заявляет НАСА». Bloomberg . Получено 5 июля 2022 г.
  17. ^ Фрейзер, Сара (6 июля 2022 г.). «Обновление CAPSTONE: Связь восстановлена». blogs.nasa.gov . Получено 6 июля 2022 г. .
  18. ↑ Hoover, Rachel (30 сентября 2022 г.). «Команда CAPSTONE продолжает работу по восстановлению космического корабля». blogs.nasa.gov . Получено 30 сентября 2022 г. .
  19. ^ Фрейзер, Сара (7 октября 2022 г.). «Команда CAPSTONE останавливает вращение космического корабля, преодолевая препятствие к восстановлению – Артемида». blogs.nasa.gov . Получено 8 октября 2022 г.
  20. ^ ab Figliozzi, Gianine (19 мая 2022 г.). «CAPSTONE использует гравитацию на необычном, эффективном маршруте к Луне». NASA . Получено 17 декабря 2023 г. .
  21. ^ "Ballistic Lunar Transfers to Near Rectilinear Halo Orbit". Advanced Space, LLC . Получено 5 июля 2022 г.
  22. ^ "CAPSTONE запускает новую орбиту для миссий NASA Artemis Moon". nasa.gov . 28 июня 2022 г. . Получено 17 декабря 2023 г. .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CAPSTONE&oldid=1263265606"