26 czerwca 2022: W niedzielę NASA ogłosiła co najmniej jednodniowe opóźnienie w uruchomieniu CAPSTONE, dając więcej czasu na przetestowanie ostatecznych systemów. Artykuł zaktualizowany.
W nadchodzących latach NASA będzie zajęta na Księżycu.
Ogromna rakieta okrąży Księżyc z kapsułą bez astronautów na pokładzie i prawdopodobnie zostanie załadowana do końca lata. Parada robotycznych lądowników zrzuci eksperymenty, które zbierają dane naukowe na Księżycu, zwłaszcza na temat lodu wodnego zablokowanego w regionach polarnych. Teraz, kilka lat później, astronauci wracają tam, ponad pół wieku po tym, jak ostatni Apollo wylądował na Księżycu.
Wszystkie one są częścią 21st Century Moon Plan NASA, nazwanym na cześć Artemidy, siostry bliźniaczej Apolla w mitologii greckiej.
Wkrótce w tym tygodniu statek kosmiczny Cape Stone ma wystrzelić pierwszą część Artemidy na Księżyc. W porównaniu do następnych, ma umiarkowany rozmiar i przeznaczenie.
Na CAPSTONE nie będzie astronautów. Statek kosmiczny jest bardzo mały, wystarczająco duży, by zmieścić się w kuchence mikrofalowej. Ta sonda robota nie wyląduje nawet na Księżycu.
Ale pod wieloma względami różni się to od podróży sprzed Księżyca. Będzie służyć jako szablon dla partnerstwa publiczno-prywatnego, które może w przyszłości zapewnić NASA lepszy zwrot z inwestycji w misjach międzyplanetarnych.
„NASA była już wcześniej na Księżycu, ale nie wiem, czy kiedykolwiek były one połączone w ten sposób”, powiedział Bradley Seatham, dyrektor naczelny i prezes Advanced Space, firmy zarządzającej misją NASA.
Start zaplanowano na poniedziałek, ale w niedzielę start został opóźniony o co najmniej jeden dzień, aby dostarczyć laboratorium rakietowe, Firma amerykańsko-nowozelandzka Daje to podróż CAPSTONE na orbitę, dając więcej czasu na wykonanie końcowych testów systemu.
„Zespoły oceniają pogodę i inne czynniki, aby określić datę następnego wystrzelenia rakiety” – powiedziała NASA. W poście na blogu. „Następna okazja do wydania w bieżącym okresie będzie miała miejsce 28 czerwca”.
Pełna nazwa pracy to Funkcje techniczne i testy penetracyjne Cislunar Autonomous Positioning System. Będzie działać jako zwiadowca na orbicie księżycowej, gdzie w ramach Artemidy zostanie zbudowana stacja kosmiczna grupowa. Placówka, zwana Bramą, będzie służyć jako stacja orientacyjna dla przyszłego personelu, aby zatrzymać się przed kontynuowaniem na powierzchni Księżyca.
Capstone jest niezwykły dla NASA pod wieloma względami. Po pierwsze, znajduje się na wyrzutni w Nowej Zelandii, a nie na Florydzie. Po drugie, NASA nie zaprojektowała ani nie zbudowała Capstone, ani nie obsługiwała go. Agencja nie jest jej właścicielem. CAPSTONE jest własnością Advanced Space z 45 pracownikami na przedmieściach Denver.
Statek kosmiczny podróżuje powoli, ale skutecznie na Księżyc. Istnieją codzienne możliwości uruchomienia do 27 lipca. Do tego czasu, jeśli statek kosmiczny wyląduje, powróci na orbitę księżycową tego samego dnia, 13 listopada.
Misja CAPSTONE kontynuuje wysiłki NASA mające na celu współpracę z prywatnymi firmami na nowe sposoby w nadziei na szybkie uzyskanie dodatkowych możliwości przy niskich kosztach.
Bill Nelson, administrator NASA, mówi: „To kolejny sposób na poznanie potrzeb NASA i obniżenie kosztów.
Kontrakt Advance Space z NASA na CAPSTONE, podpisany w 2019 roku, wart jest 20 mln dolarów. Podróż Capstone w kosmos jest niewielka i tania: mniej niż 10 milionów dolarów na start z Rocket Lab.
„W ciągu trzech lat będzie to mniej niż 30 milionów dolarów”, powiedział Christopher Baker, kierownik projektu NASA ds. technologii małych statków kosmicznych. „Stosunkowo szybkie i stosunkowo niedrogie”.
Nawet Forsheet, izraelska niedochodowa próba lądowania na Księżycu W 2019 roku będzie kosztować 100 mln dolarów.
„Postrzegam to jako wynalazek, w jaki sposób możemy pomóc firmom poza światem” – powiedział. – powiedział Baker.
Podstawowym celem CAPSTONE jest trwanie przez sześć miesięcy, z możliwością jeszcze jednego roku, panie. — powiedział Seetham.
Gromadzone przez niego dane pomogą planistom w księżycowej placówce zwanej Bramą.
W 2017 roku prezydent Donald J. Kiedy Trump ogłosił, że polityka kosmiczna jego administracji polega na wysyłaniu astronautów z powrotem na Księżyc, w NASA modne było hasło „wielokrotnego użytku” i „stabilny”.
NASA utorowała drogę do stworzenia stacji kosmicznej wokół Księżyca jako ważnej części zbliżania się astronautów do powierzchni Księżyca. Taka pozycja ułatwiłaby im dotarcie do różnych części księżyca.
Pierwsza misja lądowania Artemis jest obecnie zaplanowana na 2025 r., ale prawdopodobnie zostanie odsunięta, co nie będzie korzystać z bramy. Ale następne zadania będą.
NASA zdecydowała, że najlepszym miejscem na umieszczenie tej placówki będzie tak zwana liniowa orbita halo.
Na orbity eliptyczne wpływa przyciąganie grawitacyjne dwóch ciał – w tym przypadku Ziemi i Księżyca. Wpływ dwóch ciał pomaga uczynić orbitę bardziej stabilną, zmniejszając ilość pędu potrzebnego do utrzymania statku kosmicznego na orbicie księżyca.
Oddziaływania grawitacyjne utrzymują orbitę pod kątem 90 stopni od Ziemi do widoku. (Jest to liniowa część nazwy.) Dlatego statek kosmiczny na tej orbicie nie znajduje się za księżycem, gdzie komunikacja jest odcięta.
Orbita Bramy znajduje się około 2200 mil od bieguna północnego Księżyca i obraca się o ponad 44 000 mil podczas podróży nad biegunem południowym. Podróż dookoła Księżyca trwa około tygodnia.
Z podstaw matematyki dobrze rozumie się atrakcyjne ścieżki, takie jak orbita eliptyczna w pobliżu linii prostej. Ale to jest orbita, po której nigdy nie podróżował żaden statek kosmiczny.
Tak więc, Capstone.
Menedżer programu Gateway, Dan Hartman, powiedział: „Uważamy, że bardzo dobrze to skategoryzowaliśmy. Ale dzięki temu szczególnemu ładunkowi końcowemu możemy pomóc w walidacji naszych modeli”.
W praktyce, bez satelitów Universal Positioning System krążących wokół Księżyca, może zająć trochę testów i błędów, aby dowiedzieć się, jak lepiej ustawić statek kosmiczny na pożądanej orbicie.
„Największą niepewnością jest naprawdę wiedza, gdzie jesteś” – powiedział. — powiedział Seetham. „Przebywając w kosmosie, tak naprawdę nie wiesz, gdzie jesteś, więc zawsze oceniasz, gdzie to jest, z pewną niepewnością wokół tego.
Podobnie jak inne misje NASA, CAPSTONE wykorzystuje swoją pozycję do triangulacji szacunków Sygnały z NASA Deep Space Network Anteny radiowe i, jeśli to konieczne, przesuwają się w kierunku pożądanej orbity po minięciu najdalszego punktu od księżyca.
CAPSTONE przetestuje również alternatywną metodę diagnozowania jej stanu. Nikt nie jest w stanie poświęcić czasu i pieniędzy na budowę sieci GPS wokół Księżyca. Ale są inne statki kosmiczne, w tym Lunar Reconnaissance Orbiter NASA, krąży wokół księżyca i nie tylko w nadchodzących latach. Komunikując się ze sobą, grupa statków kosmicznych na różnych orbitach może zasadniczo skonfigurować tymczasowy GPS.
Advanced Space rozwija tę technologię od ponad siedmiu lat, a teraz przetestuje tę koncepcję za pomocą Lunar Reconnaissance Orbiter, który przesyła sygnały tam iz powrotem przez CAPSTONE. „Możemy określić, gdzie znajdują się dwa statki kosmiczne z czasem” – powiedział. — powiedział Seetham.
Kiedy zaczęła tworzyć CAPSTONE, Advanced Space postanowiła dodać do statku kosmicznego zegar atomowy wielkości chipa komputerowego, porównując ten czas z czasem, w którym byłby nadawany z Ziemi. Dane pomogą również określić lokalizację statku kosmicznego.
Ponieważ firma Advanced Space jest właścicielem Capstone, miała elastyczność, aby wprowadzić tę zmianę bez uzyskania zgody NASA. Ponieważ firma ściśle współpracuje przy takich projektach, ta elastyczność będzie dobrodziejstwem dla zaawansowanych firm lotniczych i prywatnych, takich jak NASA.
„Ponieważ mamy umowę biznesową z naszymi dostawcami, kiedy musimy coś zmienić, nie musi to iść do dużego przeglądu rządowych instytucji zamawiających” – powiedział. Powiedział Seetham. „Pomogło to z perspektywą prędkości”.
Z drugiej strony firma nie mogła zwrócić się do NASA, aby poprosić o więcej pieniędzy, ponieważ negocjowała stałą opłatę za misję Advanced Space (chociaż otrzymała dodatkowe pieniądze z powodu opóźnień w łańcuchu dostaw spowodowanych epidemią Covit-19). Tradycyjne kontrakty NASA, znane jako „koszt plus”, dają firmom zwrot pieniędzy, które wydały, a następnie opłatę – zysk – na dodatek, dając im niewielką motywację do kontrolowania kosztów.
„Kiedy coś się pojawiło, musieliśmy wymyślić, jak sobie z nimi radzić bardziej efektywnie” – Mr. — powiedział Seetham.
Jest to podobne do udanej strategii NASA polegającej na wykorzystaniu umów o ustalonej cenie Elona Muska ze SpaceX, która teraz wysyła ładunki i astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną po znacznie niższych kosztach niż w przypadku własnego statku kosmicznego agencji. Według SpaceX, inwestycje NASA pomogły przyciągnąć na orbitę klientów spoza NASA i prywatnych astronautów zainteresowanych wystrzeliwaniem ładunków.
Do czasu Capstone zadanie Advanced Space było w dużej mierze teoretyczne – analizowanie orbit i pisanie tymczasowego oprogramowania GPS – a nie budowa i obsługa statku kosmicznego.
Firma nie działa jeszcze w branży statków kosmicznych. „Kupiliśmy statek kosmiczny” Mr. — powiedział Seetham. „Mówię ludziom, że Legos to jedyny sprzęt, który budujemy w zaawansowanej firmie. Mamy świetną kolekcję logo.
W ciągu ostatnich dwóch dekad Rozprzestrzeniły się małe satelity zwane CubeSats, Umożliwia kilku firmom szybkie zbudowanie statku kosmicznego w oparciu o standardową konstrukcję 10 centymetrów lub czterech cali na każdą kostkę. Capstone ma rozmiar 12 kostek, ale firma Advanced Space kupiła go od Irvine Divok Nano-Satellite Systems w Kalifornii.
Nadal miał wiele problemów do rozwiązania. Na przykład, Większość kostek Niższa ziemia znajduje się na orbicie, kilkaset mil nad powierzchnią. Księżyc jest prawie ćwierć miliona mil stąd.
„Nikt nigdy nie latał sześcianem na Księżycu” – powiedział. — powiedział Seetham. „Więc ma sens, że nikt nie robił radiotelefonów do latania sześcianami na Księżycu. Więc naprawdę musieliśmy się zagłębić, aby zrozumieć te szczegóły i naprawdę współpracować z dwoma różnymi osobami, aby uzyskać systemy, które działają.
Kierownik Projektu Bramy, Pan Hartmann jest podekscytowany Capstone, ale mówi, że nie ma potrzeby robienia postępów w księżycowej placówce. NASA przyznała już kontrakty na budowę pierwszych dwóch modułów Gateway. Europejska Agencja Kosmiczna również wnosi dwa tomy.
„Czy możemy latać bez niego?” Pan. Hartman powiedział o CAPSTONE. – Tak. Czy to obowiązkowe? Nie.
Dodał jednak: „W każdej chwili możesz zmniejszyć paski błędów w swoich modelach, co zawsze jest dobre”.
Pan. Seetham zastanawia się, czy może być więcej misji na Księżyc dla NASA lub innych partnerów biznesowych. On też myśli daleko i szeroko.
„Jestem bardzo ciekawy, jak możemy zrobić coś podobnego do Marsa” – powiedział. „Osobiście jestem bardzo zainteresowany Wenus. Myślę, że nie przyciągnęła ona wystarczającej uwagi.
