26 червня 2022 року: У неділю NASA оголосило принаймні денну затримку запуску CAPSTONE, щоб дати більше часу для остаточної перевірки систем. Стаття оновлена.
У найближчі роки NASA буде зайнято на Місяці.
Гігантська ракета навершує капсулу без астронавтів навколо Місяця і назад, можливо, до кінця літа. Парад роботизованих посадкових апаратів скине експерименти на Місяць, щоб зібрати цілу низку наукових даних, зокрема про водяний лід у полярних регіонах. Через кілька років астронавти повернуться туди, більше ніж через півстоліття після останньої посадки Аполлона на Місяць.
Усе це є частиною місячної програми НАСА 21-го століття, названої на честь Артеміди, яка в грецькій міфології була сестрою-близнюком Аполлона.
Одного разу цього тижня космічний корабель під назвою CAPSTONE буде запущений як перший фрагмент Артеміди, який прямує на Місяць. Порівняно з тим, що слідувати, він скромний за розмірами та розмахом.
На борту CAPSTONE не буде астронавтів. Космічний корабель дуже маленький, розміром приблизно з мікрохвильову піч. Цей роботизований зонд не приземлиться на Місяць.
Але він багато в чому відрізняється від будь-якої попередньої місії на Місяць. Це могло б послужити моделлю для державно-приватного партнерства, яке NASA може розпочати в майбутньому, щоб краще впливати на свої міжпланетні польоти.
«NASA вже було на Місяці, але я не впевнений, що це було створено так», — сказав Бредлі Чітем, генеральний директор і президент Advanced Space, компанії, яка керує місією NASA.
Запуск був запланований на понеділок, але в неділю запуск був перенесений принаймні на один день, щоб Rocket Lab, Американська та новозеландська компанія Це заощаджує політ CAPSTONE на орбіту та більше часу на остаточну перевірку системи.
“Команди оцінюють погоду та інші фактори, щоб визначити, коли буде наступна спроба запуску”, – повідомили в NASA. У дописі в блозі. «Наступний запуск протягом поточного періоду відбудеться 28 червня».
Повна назва місії — Cislunar Autonomous GPS Technology Operations and Navigation Experience. Він буде служити дослідником місячної орбіти, де в кінцевому підсумку буде побудована пілотована космічна станція як частина Артеміди. Цей форпост, який називається Gateway, буде служити дорожньою станцією, де майбутні екіпажі зупиняться, перш ніж продовжити до місячної поверхні.
CAPSTONE багато в чому незвичайний для NASA. Наприклад, він розташований на стартовій площадці не у Флориді, а в Новій Зеландії. По-друге, NASA не розробляло і не створювало CAPSTONE, і не буде ним користуватися. Агентству він навіть не належить. CAPSTONE належить Advanced Space, компанії з 45 співробітниками в передмісті Денвера.
Космічний корабель йде повільним, але ефективним шляхом до Місяця. Є можливість щоденного запуску до 27 липня. Якщо космічний корабель до того часу злетить із Землі, незалежно від того, в який день він злітає, він досягне орбіти навколо Місяця в той же день: 13 листопада.
Місія CAPSTONE продовжує намагання NASA по-новому співпрацювати з приватними компаніями в надії швидше отримати додаткові можливості за менших витрат.
«Це ще один спосіб для NASA з’ясувати, що йому потрібно, щоб з’ясувати, і знизити вартість», – сказав Білл Нельсон, адміністратор NASA.
Вартість контракту Advance Space з NASA для CAPSTONE, підписаного в 2019 році, становить 20 мільйонів доларів. Подорож CAPSTONE в космос також невелика і дешева: трохи менше 10 мільйонів доларів на запуск Rocket Lab.
«Це буде менше ніж за 30 мільйонів доларів менш ніж за три роки», — сказав Крістофер Бейкер, виконавчий директор Технологічної програми NASA для малих космічних кораблів. «Відносно швидко та відносно невисока вартість».
доки Beresheet, мінімальні зусилля ізраїльської некомерційної організації для висадки на Місяць У 2019 році вартістю 100 мільйонів доларів.
«Я розглядаю це як керівництво до того, як ми можемо допомогти сприяти комерційним місіям за межами Землі», – сказав пан Бейкер.
Доктор Чітхем сказав, що основна місія CAPSTONE має тривати шість місяців з можливістю додаткового року.
Зібрані дані допоможуть планувальникам місячного форпосту, відомого як Gateway.
Коли президент Дональд Дж.
Це спонукало NASA зробити космічну станцію навколо Місяця важливою частиною того, як астронавти потрапляють на місячну поверхню. Таке поступове розташування полегшило б їм доступ до різних частин Місяця.
Gateway не використовуватиме першу посадкову місію Артеміса, яка наразі запланована на 2025 рік, але, ймовірно, буде відкладена. Але наступні місії будуть.
NASA визначило, що найкраще місце для розміщення цього форпосту було б на так званій напівпрямій орбіті Halo.
Орбіти корони – це ті, на які впливає гравітація двох об’єктів – у даному випадку Землі та Місяця. Удар двох тіл допомагає зробити орбіту дуже стабільною, зменшуючи кількість палива, необхідного для підтримки космічного корабля на орбіті навколо Місяця.
Гравітаційні взаємодії також підтримують орбіту приблизно під кутом 90 градусів, якщо дивитися на лінію зору з Землі. (Це напівпряма частина назви.) Таким чином, космічний корабель на цій орбіті ніколи не проходить за Місяцем, де зв’язок буде перерваний.
Орбіта, по якій будуть рухатися ворота, розташована приблизно в 2200 милях від північного полюса Місяця і обертається на 44 000 миль, коли він проходить над південним полюсом. Одна подорож навколо Місяця займе близько тижня.
З точки зору базової математики, екзотичні шляхи, такі як орбіта гало поблизу прямої, добре зрозумілі. Але це також орбіта, на яку не ходив жоден космічний корабель.
Таким чином, CAPSTONE.
«Ми вважаємо, що у нас дуже чіткі характеристики», – сказав Ден Хартманн, програмний директор Gateway. «Але за допомогою набору корисного навантаження CAPSTONE ми можемо допомогти перевірити наші моделі».
На практиці без будь-яких супутників GPS навколо Місяця для точного позиціонування може знадобитися деякий спосіб проб і помилок, щоб з’ясувати, як найкраще утримати космічний корабель на потрібній орбіті.
«Найбільша невизначеність полягає в тому, щоб знати, де ви насправді перебуваєте», — сказав д-р Чітем. “Ви ніколи не знаєте, де ви знаходитесь у космосі. Тому ви завжди цінуєте те, де воно знаходиться, з певною невизначеністю навколо цього”.
Як і інші місії NASA, CAPSTONE тріангулує оцінку свого положення за допомогою Сигнали з мережі глибокого космосу NASA від антени радіостанції, а потім, якщо необхідно, повертається на бажану орбіту після проходження найвіддаленішої точки від Місяця.
CAPSTONE також випробує альтернативний спосіб знайти своє місцезнаходження. Навряд чи хтось витратить час і кошти на побудову мережі GPS навколо Місяця. Але є й інші космічні апарати, в т.ч Орбітальний апарат місячної розвідки NASA, що обертається навколо Місяця, і з більшою ймовірністю прибуде в найближчі роки. Спілкуючись один з одним, флот космічних кораблів на різних орбітах може, по суті, створити користувацьку систему глобальної системи позиціонування (GPS).
Компанія Advanced Space розробляла цю технологію більше семи років, і тепер вона буде тестувати концепцію за допомогою CAPSTONE для передачі сигналів туди-сюди за допомогою Lunar Reconnaissance Orbiter. «З часом ми зможемо знайти обидва космічні кораблі», — сказав доктор Чітем.
Коли я почав розробляти CAPSTONE, компанія Advanced Space також вирішила додати до космічного корабля атомний годинник із комп’ютерним чіпом і порівняти цей час з тим, що транслюється із Землі. Ці дані також можуть допомогти визначити місцезнаходження космічного корабля.
Оскільки Advanced Space володіє CAPSTONE, вона мала можливість вносити цю зміну без дозволу NASA. І хоча агентство все ще тісно співпрацює над такими проектами, ця гнучкість може бути корисною для приватних компаній, таких як Advanced Space і NASA.
«Оскільки у нас був комерційний контракт з нашими постачальниками, коли нам потрібно було щось змінити, не було необхідності проходити серйозний аудит державних підрядників», — сказав д-р Чітем. «Це допомогло з точки зору швидкості».
Зворотна сторона полягає в тому, що, оскільки Advanced Space домовилася про фіксовану плату за місію, компанія не змогла звернутися до NASA, щоб попросити додаткові кошти (незважаючи на те, що вона отримала додаткові платежі через затримки ланцюга поставок через пандемію Covid-19). Більш традиційні контракти NASA, відомі як «надбавка до витрат», оплачують компаніям те, що вони витрачають, а потім додають комісію, отриману як прибуток, на додаток до цього, не надаючи їм стимулу тримати витрати під контролем.
«Як з’ясувалося, ми повинні були з’ясувати, як з цим боротися дуже ефективно», – сказав д-р Чітем.
Це схоже на успішну стратегію NASA щодо використання контрактів з фіксованою ціною з компанією Ілона Маска SpaceX, яка зараз транспортує вантажі та астронавтів на Міжнародну космічну станцію та з неї за набагато нижчою ціною, ніж попередні космічні шатли агентства. Для SpaceX інвестиції NASA дозволили залучити клієнтів, які не належать до NASA, зацікавлених у запуску корисних вантажів і приватних астронавтів на орбіту.
До CAPSTONE робота Advanced Space була переважно теоретичною — аналізом орбіт і написанням програм для користувацького GPS — замість створення та експлуатації космічних кораблів.
Компанія досі фактично не займається будівництвом космічних кораблів. «Ми купили космічний корабель», — сказав доктор Читам. “Я кажу людям, що єдині машини, які ми створюємо тут, у Advanced, – це Legos. У нас є величезна колекція Lego”.
За останні два десятиліття, Малі супутники, відомі як CubeSats, поширилися, що дозволяє більшій кількості компаній швидко будувати космічні кораблі на основі стандартизованого дизайну з кожним кубом розміром 10 сантиметрів або чотири дюйми. CAPSTONE є одним з найбільших, об’ємом 12 кубів, але Advanced Space змогла придбати його, грубо кажучи, у Tyvak Nano-Satellite Systems в Ірвіні, Каліфорнія.
Це ще вимагає багато вирішення проблем. наприклад, Більшість CubeSats На низькій навколоземній орбіті, кілька сотень миль над поверхнею. Місяць знаходиться на відстані майже чверті мільйона миль.
«Ніхто ніколи не літав на Місяці з чашкою», – сказав доктор Чітем. “Тож є сенс, що ніхто не створив радіоприймачі для перевезення CubeSats на Місяць. І тому нам довелося по-справжньому зануритися в багато цих деталей і насправді співпрацювати з купою різних людей, щоб отримати системи, які могли б працювати”.
Пан Гартманн, директор програми Gateway, схвильований CAPSTONE, але каже, що не потрібно рухатися вперед з місячним форпостом. NASA вже уклало контракти на будівництво перших двох блоків Gateway. ESA також вносить свій внесок у два блоки.
— Ми можемо літати без нього? Пан Гартманн сказав про CAPSTONE. “Так. Це обов’язково? Ні”.
Але він додав: «Коли ви можете зменшити смуги помилок на своїх моделях, це завжди добре».
Доктор Чітем обмірковує, що може бути далі, можливо, більше місій на Місяць для NASA або інших комерційних партнерів. Він також думає далі.
«Мене дуже захоплює думка про те, як ми можемо зробити щось подібне до Марса», — сказав він. “Мене особисто також дуже цікавить Венера. Я думаю, що йому недостатньо уваги”.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
