26. júna 2022: V nedeľu NASA oznámila minimálne jednodňové oneskorenie štartu CAPSTONE, aby poskytla viac času na konečné kontroly systémov. Článok bol aktualizovaný.

V najbližších rokoch bude mať NASA na Mesiaci plné ruky práce.

Obrovská raketa vyvrcholí kapsulu bez astronautov okolo Mesiaca a späť, možno pred koncom leta. Prehliadka robotických pristávacích modulov spustí experimenty na Mesiaci s cieľom zhromaždiť množstvo vedeckých údajov, najmä o vodnom ľade uväznenom v polárnych oblastiach. O niekoľko rokov sa tam astronauti vrátia, viac ako pol storočia po poslednom pristátí Apolla na Mesiaci.

Všetky sú súčasťou mesačného programu 21. storočia NASA pomenovaného po Artemis, ktorá bola v gréckej mytológii dvojčaťom Apolla.

Raz tento týždeň bude vypustená kozmická loď s názvom CAPSTONE ako prvý kus Artemis smerujúci na Mesiac. V porovnaní s tým, čo treba sledovať, je skromný čo do veľkosti a rozsahu.

Na palube CAPSTONE nebudú žiadni astronauti. Kozmická loď je veľmi malá, približne veľká ako mikrovlnná rúra. Táto robotická sonda nepristane na Mesiaci.

Ale v mnohom sa líši od akejkoľvek predchádzajúcej misie na Mesiac. Mohlo by slúžiť ako model pre verejno-súkromné ​​partnerstvá, ktoré môže NASA v budúcnosti uskutočniť, aby mali lepší vplyv na jej medziplanetárne lety.

„NASA už bola na Mesiaci, ale nie som si istý, či to bolo takto zostavené,“ povedal Bradley Cheetham, generálny riaditeľ a prezident spoločnosti Advanced Space, ktorá riadi misiu NASA.

Štart bol naplánovaný na pondelok, ale v nedeľu bol štart posunutý minimálne o jeden deň, aby Rocket Lab, Americká a novozélandská spoločnosť To šetrí let CAPSTONE na obežnú dráhu a viac času na konečné kontroly systému.

„Tímy vyhodnocujú počasie a ďalšie faktory, aby určili, kedy bude ďalší pokus o štart,“ uviedla NASA. V blogovom príspevku. „Najbližšia príležitosť na spustenie počas aktuálneho obdobia je 28. júna.“

Celý názov misie je Cislunar Autonomous GPS Technology Operations and Navigation Experience. Bude slúžiť ako prieskumník obežnej dráhy Mesiaca, kde bude nakoniec postavená vesmírna stanica s posádkou ako súčasť Artemis. Táto základňa, nazývaná Brána, bude slúžiť ako cestná stanica, kde sa budúce posádky zastavia pred pokračovaním na mesačný povrch.

CAPSTONE je pre NASA v mnohých ohľadoch nezvyčajný. Napríklad sa nachádza na štartovacej rampe nie na Floride, ale na Novom Zélande. Po druhé, NASA nenavrhla ani nepostavila CAPSTONE, ani ho nebude prevádzkovať. Agentúra ho ani nevlastní. CAPSTONE patrí do Advanced Space, spoločnosti so 45 zamestnancami na predmestí Denveru.

Kozmická loď sa vydáva pomalou, ale efektívnou cestou na Mesiac. Až do 27. júla sú príležitosti na spustenie každý deň. Ak sa kozmická loď dovtedy vzniesla zo Zeme, bez ohľadu na to, ktorý deň vzlietne, dosiahne obežnú dráhu okolo Mesiaca v ten istý deň: 13. novembra.

Misia CAPSTONE pokračuje v úsilí NASA spolupracovať novými spôsobmi so súkromnými spoločnosťami v nádeji, že rýchlejšie získa dodatočné schopnosti za nižšiu cenu.

„Je to pre NASA ďalší spôsob, ako zistiť, čo potrebuje zistiť, a znížiť náklady,“ povedal Bill Nelson, administrátor NASA.

Náklady na zmluvu Advance Space s NASA pre CAPSTONE, podpísanú v roku 2019, sú 20 miliónov dolárov. Cesta CAPSTONE do vesmíru je tiež malá a lacná: necelých 10 miliónov dolárov na spustenie Rocket Lab.

„Za menej ako tri roky to bude menej ako 30 miliónov dolárov,“ povedal Christopher Baker, výkonný riaditeľ technologického programu malých kozmických lodí NASA. „Relatívne rýchle a relatívne nízke náklady.“

kým Beresheet, minimálne úsilie izraelskej neziskovej organizácie o pristátie na Mesiaci V roku 2019 za cenu 100 miliónov dolárov.

„Vidím to ako návod, ako môžeme pomôcť uľahčiť komerčné misie mimo Zeme,“ povedal pán Baker.

Dr. Cheetham povedal, že primárna misia CAPSTONE má trvať šesť mesiacov s možnosťou ďalšieho roka.

Zhromaždené údaje pomôžu plánovačom lunárnej základne známej ako Brána.

Keď prezident Donald J.

To podnietilo NASA, aby urobila vesmírnu stanicu okolo Mesiaca nevyhnutnou súčasťou toho, ako sa astronauti dostanú na mesačný povrch. Takéto postupné umiestnenie by im uľahčilo prístup do rôznych častí Mesiaca.

Gateway nepoužije prvú pristávaciu misiu Artemis, ktorá je momentálne naplánovaná na rok 2025, ale pravdepodobne bude odložená. Ale nasledujúce misie budú.

NASA zistila, že najlepším miestom na umiestnenie tejto základne by bolo to, čo je známe ako polopriama obežná dráha Halo.

Dráhy koróny sú tie, ktoré sú ovplyvnené gravitáciou dvoch objektov – v tomto prípade Zeme a Mesiaca. Vplyv dvoch telies pomáha urobiť obežnú dráhu veľmi stabilnou, čím sa znižuje množstvo paliva potrebného na udržanie kozmickej lode na obežnej dráhe okolo Mesiaca.

Gravitačné interakcie tiež udržiavajú obežnú dráhu v približne 90-stupňovom uhle pri pohľade zo Zeme. (Toto je polopriama časť názvu.) Kozmická loď na tejto obežnej dráhe teda nikdy neprejde za Mesiac, kde bude komunikácia prerušená.

Dráha, po ktorej bude brána cestovať, sa nachádza asi 2 200 míľ od severného pólu Mesiaca a pri prechode cez južný pól obieha 44 000 míľ. Jedna cesta okolo Mesiaca by trvala asi týždeň.

Z hľadiska základnej matematiky sú exotické cesty, ako je orbita halo blízko rovinky, dobre pochopené. Ale toto je tiež obežná dráha, na ktorú sa predtým nedostala žiadna kozmická loď.

Teda CAPSTONE.

„Myslíme si, že máme veľmi odlišné charakteristiky,“ povedal Dan Hartmann, programový riaditeľ spoločnosti Gateway. „Ale so súpravou užitočného zaťaženia CAPSTONE môžeme pomôcť overiť naše modely.“

V praxi, bez akýchkoľvek satelitov GPS okolo Mesiaca na presné určenie polohy, môže trvať niekoľko pokusov a omylov, aby ste zistili, ako najlepšie udržať kozmickú loď na požadovanej obežnej dráhe.

„Najväčšou neistotou je vedieť, kde vlastne ste,“ povedal Dr. Cheetham. „Nikdy skutočne neviete, kde sa vo vesmíre nachádzate. Takže si vždy uvedomíte, kde sa nachádza, s určitou neistotou.“

Rovnako ako ostatné misie NASA, CAPSTONE bude triangulovať odhad svojej polohy pomocou Signály z Deep Space Network NASA z rádiových parabolických antén a potom, ak je to potrebné, sa po prejdení najvzdialenejšieho bodu od Mesiaca vráti späť na požadovanú obežnú dráhu.

CAPSTONE otestuje aj alternatívny spôsob, ako nájsť jeho polohu. Je nepravdepodobné, že by niekto strávil čas a náklady na vybudovanie siete GPS okolo Mesiaca. Existujú však aj iné kozmické lode, vrátane Lunar Reconnaissance Orbiter od NASA, obiehajúce okolo Mesiaca a s väčšou pravdepodobnosťou dorazia v najbližších rokoch. Vzájomnou komunikáciou môže flotila kozmických lodí na rôznych obežných dráhach v podstate vytvoriť vlastný systém globálneho polohovacieho systému (GPS).

Advanced Space vyvíja túto technológiu už viac ako sedem rokov a teraz bude testovať koncept s CAPSTONE na posielanie signálov tam a späť pomocou Lunar Reconnaissance Orbiter. „Obe vesmírne lode budeme môcť časom lokalizovať,“ povedal Dr. Cheetham.

Keď som začal s vývojom CAPSTONE, spoločnosť Advanced Space sa tiež rozhodla pridať do kozmickej lode atómové hodiny s počítačovým čipom a porovnať tento čas s časom vysielaným zo Zeme. Tieto údaje môžu tiež pomôcť určiť polohu kozmickej lode.

Keďže spoločnosť Advanced Space vlastní CAPSTONE, mala možnosť vykonať túto zmenu bez povolenia od NASA. A hoci agentúra na takýchto projektoch stále úzko spolupracuje, táto flexibilita by mohla byť prínosom pre súkromné ​​spoločnosti, ako je Advanced Space a NASA.

„Keďže sme mali komerčnú zmluvu s našimi dodávateľmi, keď sme potrebovali niečo zmeniť, nebolo potrebné prejsť veľkým auditom vládnych zmluvných úradníkov,“ povedal Dr. Cheetham. „Pomohlo to z hľadiska rýchlosti.“

Druhou stránkou je, že keďže spoločnosť Advanced Space vyjednala paušálny poplatok za misiu, spoločnosť nemohla ísť do NASA a požiadať o ďalšie prostriedky (aj keď dostala dodatočné platby kvôli oneskoreniam dodávateľského reťazca v dôsledku pandémie Covid-19). Tradičnejšie zmluvy NASA známe ako „nákladové prirážky“ platia spoločnostiam za to, čo minú, a potom k tomu pridávajú poplatky – prijaté ako zisky – a poskytujú im malú motiváciu držať náklady pod kontrolou.

„Ako sa veci ukázali, museli sme prísť na to, ako sa s tým vysporiadať veľmi efektívne,“ povedal Dr. Cheetham.

Ide o podobnú úspešnú stratégiu NASA, ktorá využíva zmluvy s pevnou cenou so spoločnosťou SpaceX Elona Muska, ktorá teraz prepravuje náklad a astronautov na a z Medzinárodnej vesmírnej stanice za oveľa nižšie náklady ako predchádzajúce raketoplány agentúry. Investície NASA umožnili SpaceX prilákať klientov mimo NASA, ktorí majú záujem o vypustenie nákladu a súkromných astronautov na obežnú dráhu.

Až do CAPSTONE bola práca Advanced Space väčšinou teoretická – analyzovala obežné dráhy a písala programy pre vlastný GPS – skôr než budovala a prevádzkovala kozmické lode.

Spoločnosť sa stále nezaoberá stavbou kozmických lodí. „Kúpili sme kozmickú loď,“ povedal Dr. Cheatham. „Hovorím ľuďom, že jediné stroje, ktoré tu v Advanced staviame, sú Lego. Máme obrovskú zbierku Lega.“

V posledných dvoch desaťročiach Rozmnožili sa malé satelity známe ako CubeSats, čo umožňuje viacerým spoločnostiam rýchlo postaviť kozmickú loď na základe štandardizovaného dizajnu, pričom každá kocka meria 10 centimetrov alebo štyri palce. CAPSTONE patrí medzi najväčšie s objemom 12 kociek, no spoločnosti Advanced Space sa ho podarilo kúpiť, zhruba povedané, od Tyvak Nano-Satellite Systems v Irvine v Kalifornii.

To si stále vyžaduje veľa riešení problémov. napríklad, Väčšina CubeSatov Na nízkej obežnej dráhe Zeme, niekoľko stoviek kilometrov nad povrchom. Mesiac je vzdialený takmer štvrť milióna míľ.

„Nikto nikdy neletel s cupsatom na Mesiaci,“ povedal doktor Cheetham. „Takže dáva zmysel, že nikto nepostavil rádiá na let CubeSatmi na Mesiac. A tak sme sa museli skutočne ponoriť do mnohých týchto detailov a skutočne spolupracovať s množstvom rôznych ľudí, aby sme získali systémy, ktoré by mohli fungovať.“

Pán Hartmann, riaditeľ programu Gateway, je nadšený z CAPSTONE, ale hovorí, že nie je potrebné napredovať s lunárnou základňou. NASA už uzavrela zmluvy na výstavbu prvých dvoch jednotiek Gateway. Do dvoch jednotiek prispieva aj ESA.

„Môžeme lietať bez toho?“ Pán Hartmann povedal o CAPSTONE. „Áno. Je to povinné? Nie.“

Ale dodal: „Kedykoľvek môžete znížiť chybové úsečky na svojich modeloch je vždy dobrá vec.“

Doktor Cheetham zvažuje, čo by mohlo nasledovať, možno ďalšie misie na Mesiac, či už pre NASA alebo iných komerčných partnerov. Myslí aj ďalej.

„Veľmi ma fascinuje myšlienka, ako môžeme urobiť niečo podobné ako na Marse,“ povedal. „Osobne sa veľmi zaujímam aj o Venušu. Myslím, že sa mu nedostáva dostatok pozornosti.“