PIEDRA MAYOR (CubeSat)

Experimento de navegación y operaciones de tecnología del sistema de posicionamiento autónomo cislunar

PIEDRA ANGULAR Descripción de esta imagen, también comentada a continuación Ilustración de la sonda CAPSTONE. Datos generales
Organización NASA
Constructor Advanced Space, Tyvak Nano-Satellite Systems  (en) (plataforma)
Tipo de misión Orbitador lunar
Estado En desarrollo
Base de lanzamiento Puerto espacial regional del Atlántico medio , LC-2 ( Wallops Island , Virginia )
Lanzamiento 2021 (previsión)
Lanzacohetes Electrón
Esperanza de vida 9 meses (planeado)
Características técnicas
Misa en el lanzamiento 25  kilogramos
Dimensiones 10 × 10 × 30  cm
Propulsión Químico
Fuente de energía Paneles solares
Orbita
Orbita Órbita halo casi rectilínea (NRHO) (tipo órbita halo )
Periapsis 1500  kilometros
Apoapsis 70.000  kilometros
Período 7 días
Instrumentos principales
TAPAS Sistema de posicionamiento

CAPSTONE ( siglas en Inglés de: C islunar A utonomous P ositioning S istema T echnology O PERACIONES y N avigation E Xperiment  ; literalmente "operaciones Experiencia de navegación y de la tecnología de posicionamiento cislunaire autónomo"; Inglés: coronamiento  .; Lit. "piedra angular") es una El nano-satélite tipo CubeSat 12U de la NASA tenía como objetivo comprobar la estabilidad de las órbitas previstas para la futura estación espacial Lunar Gateway diseñada como parte del programa Artemis y el uso de tecnología de posicionamiento autónomo. La nave espacial con una masa de 25  kg debería ser lanzada en 2021 por un cohete Electron y colocada 3 meses después en órbita alrededor de la Luna por una duración operativa total de 9 meses.

Contexto

La 11 de diciembre de 2017El presidente de Estados Unidos, Donald Trump, ordena a la NASA que redirija sus esfuerzos a la luna para dejar allí astronautas. Esta iniciativa toma la14 de mayo de 2019el nombre del Programa Artemis después de que el vicepresidente Mike Pence estableciera el año2024 como el objetivo de un primer aterrizaje tripulado, trastornando los planes de la NASA que hasta ahora se habían basado en la fecha de 2028. El programa está estructurado en torno al lanzador súper pesado Space Launch System (SLS) que debe enviar la nave espacial Orion a la luna. El módulo de aterrizaje lunar, por otro lado, está diseñado y construido por el sector privado y lanzado por separado. La transferencia de astronautas de uno a otro debe tener lugar en órbita lunar, y la NASA planea montar allí la estación espacial Lunar Gateway . Este último debe construirse en cooperación con las agencias espaciales canadienses , japonesas y europeas y permitir el alojamiento de astronautas durante un corto período de tiempo.

Se decide que esta estación se ubicará en una órbita casi rectilínea de halo muy excéntrico alrededor de la Luna de parámetro orbital 1.500 × 70.000  km con un período orbital de 7 días. Esta particular órbita perteneciente al tipo de órbitas de halo tiene varias ventajas: la estación está permanentemente a la vista de la Tierra por lo que nunca hay ninguna interrupción en las telecomunicaciones y está constantemente expuesta al sol que le proporciona su energía a través de paneles solares, requiere relativamente poca energía para insertarse y luego regresar, y las maniobras de mantenimiento de la órbita son débiles. Sin embargo, esta órbita nunca antes se había utilizado y es por ello que la NASA decide poner en marcha el proyecto CAPSTONE con el fin de verificar en la práctica sus características y las necesidades de mantenimiento de la órbita. Se decidió aprovechar la oportunidad para utilizar una plataforma tipo CubeSat , continuando los esfuerzos de la agencia estadounidense en la experimentación de su uso más allá de la órbita terrestre.

Histórico

La NASA anuncia el 13 de septiembre de 2019otorgó $ 13.7 millones en virtud de un contrato federal de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas  ( SBIR) a la empresa privada Advanced Space ubicada en Boulder , Colorado , para la construcción y control del satélite, así como varias tecnologías clave, incluido su sistema de navegación y posicionamiento CAPS. La empresa Tyvak Nano-Satellite Systems  (en) con sede en Irvine en California es responsable de proporcionar la plataforma del CubeSat, mientras que Stellar Exploration Inc. de San Luis Obispo en California también debe construir el sistema de propulsión.

El proyecto está gestionado por el programa Small Spacecraft Technology, que forma parte de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD ) de la NASA. Tiene su base en el Ames Research Center ubicado en Silicon Valley . La misión está financiada por la Dirección de Misión de Operaciones y Exploración Humana (HEOMD ), ya que el proyecto es parte del programa de regreso de Artemisa a la luna.

La NASA anuncia el 14 de febrero de 2020han otorgado $ 9,95 millones a la empresa Rocket Lab con sede en Huntington Beach en California para el lanzamiento del satélite, supervisado por el Launch Services Program  (en) . El despegue tendrá lugar a bordo de un cohete Electron de la compañía desde su nueva plataforma de lanzamiento LC-2 ubicada en el puerto espacial regional del Atlántico medio (MARS) en Wallops Island , Virginia . Será la segunda sonda lunar en despegar de esta base de lanzamiento después de LADEE en 2013. Una tercera etapa opcional del lanzador, la plataforma Photon en su configuración interplanetaria, es responsable de inyectar la sonda en órbita de transferencia a la Luna. Al mismo tiempo, la NASA anuncia que el diseño de CAPSTONE está a punto de completarse y que comenzará la construcción y las pruebas del modelo de vuelo.

Objetivos de la misión

La misión debe cumplir varios objetivos:

Características técnicas

CAPSTONE es un CubeSat de 12 Unidades (10 × 10 × 30  cm ) de 25 kg de  peso equipado con paneles solares para dotarlo de su energía y un sistema de propulsión. Está equipado con CAPS ( Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar ), un sistema que utiliza una segunda computadora y una radio que permiten realizar cálculos para determinar la posición de la nave espacial en su órbita. Para ello, el Lunar Reconnaissance Orbiter servirá como punto de referencia. Los dos orbitadores lunares se comunicarán directamente entre sí, luego CAPS analizará los datos para deducir la distancia que los separa y su velocidad relativa, lo que finalmente permite determinar la posición de CAPSTONE.

Escenario de misión

CAPSTONE debe iniciarse en 2021por un cohete Electron desde la plataforma de lanzamiento LC-2 ubicada en el puerto espacial regional del Atlántico medio (MARS) en Wallops Island , Virginia . La plataforma Photon lo inyecta primero en una órbita terrestre baja circular de un estacionamiento de 265  km para verificar el correcto funcionamiento de los sistemas y planificar trayectorias futuras. Durante los siguientes 9 días, el motor HyperCurie de Photon se encendió varias veces cuando la máquina estaba en perigeo para aumentar la altitud desde su punto máximo a 60.000  km . Luego se vuelve a disparar para inyectar la nave espacial en una ruta de transferencia a la Luna. CAPSTONE y Photon se separan durante el tránsito, luego este último realiza una maniobra final para sobrevolar la Luna enviándola al espacio interplanetario, que representa uno de sus objetivos secundarios. CAPSTONE luego alcanza una distancia de 1.3 millones de km de la Tierra (la Luna orbita a unos 380,000  km de la Tierra), luego la influencia gravitacional del sol lo coloca en una trayectoria hacia la Luna. Finalmente, utiliza su propia propulsión para insertarse en una órbita de halo cuasi-rectilínea estable alrededor de este último, 3 meses después del despegue. Durante el resto de su misión de al menos 6 meses, debe permitir comprender las características de esta órbita, en particular para validar los cálculos de la NASA con respecto a los requisitos de propulsión para mantenerla.

Referencias

  1. (in) Calla Cofield 11 de diciembre de 2017 , "  President Trump Direct NASA to Return to the Moon, Then Aim for Mars  " en Space.com (consultado el 6 de agosto de 2020 )
  2. (en) Adam Mann 03 de julio de 2019 , "  Programa Artemis de la NASA  " en Space.com (consultado el 6 de agosto de 2020 )
  3. "  A CubeSat para preparar la misión de la estación lunar  " , en Sciences et Avenir (visitada 07 de agosto 2020 )
  4. (in) "  Angelic halo orbit Elegido para el primer puesto avanzado lunar de la humanidad  " en www.esa.int (consultado el 6 de agosto de 2020 )
  5. (en) Loura Hall , “  ¿Qué es CAPSTONE?  » , En la NASA ,31 de julio de 2020(consultado el 6 de agosto de 2020 )
  6. (in) "  Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS)  " , Advanced Space (consultado el 16 de septiembre de 2019 )
  7. (en) Sean Potter , "  NASA CubeSat Funds Pathfinder Mission to Unique Lunar Orbit  " en NASA ,13 de septiembre de 2019(consultado el 6 de agosto de 2020 )
  8. (en) Sean Potter , "La  NASA adjudica un contrato para lanzar CubeSat a la Luna desde Virginia  " en la NASA ,14 de febrero de 2020(consultado el 6 de agosto de 2020 )
  9. (en) "  Mission To The Moon  " en Rocket Lab (consultado el 6 de agosto de 2020 )

Ver también

Artículos relacionados

enlaces externos