Rakieta Electron firmy Rocket Lab wyniosła na orbitę okołoziemską niewielkiego satelitę NASA CAPSTONE. Statek poleci do specjalnie wybranej orbity wokółksiężycowej i zbada ją pod kątem zbudowania tam w przyszłości załogowej stacji Gateway.
Start misji CAPSTONE odbył się 28 czerwca 2022 r. ze stanowiska LC-1B na prywatnym kosmodromie firmy Rocket Lab Mahia w Nowej Zelandii. Dwustopniowa rakieta Electron wystartowała o 11.55 czasu polskiego. Pierwszy stopień rozpędzał rakietę z satelitą przez niecałe 3 minuty. Następnie do pracy przystąpił drugi stopień, który działał do 9 minut po starcie. Po jego wyłączeniu górna część rakiety znalazła się wraz z ładunkiem na wstępnej niskiej orbicie okołoziemskiej.
Niedługo po wejściu na wstępną orbitę drugi stopień rakiety Electron wypuścił dodatkowy górny stopień Lunar Photon wraz z przymocowanym do niego satelitą CAPSTONE. Teraz przy pomocy członu Lunar Photon wykonywane będą codziennie odpalenia stopniowo zwiększające orbitę, aż do osiągnięcia trajektorii transferowej do Księżyca. Lunar Photon wykonał do tej pory dwa udane odpalenia. Następne będą wykonywane średnio co 24 godziny, aż po 5 dniach takich manewrów stopień uruchomi swój pojedynczy silnik HyperCurie po raz ostatni, wykonując transfer satelity w kierunku Księżyca.
Pierwsza misja programu Artemis
Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (akronim: CAPSTONE) to oficjalnie pierwsza misja księżycowego programu Artemis, którego głównym zadaniem jest powrót ludzi na Księżyc. Jest to niewielki satelita standardu CubeSat 12U o masie około 25 kg.
Wizja artystyczna satelity CAPSTONE na tle Słońca wschodzącego nad Księżycem. Źródło: NASA/Daniel Rutter.
Statek ma trafić na orbitę NRHO wokół Księżyca (ang.: Near Rectilinear Halo Orbit). Jest to specjalny rodzaj orbity o wysokiej ekscentryczności (bardzo eliptyczna) o okresie około 1 tygodnia i wymiarach 1000 km x 70 000 km od powierzchni Księżyca. Przechodzi nad biegunami Księżyca i jest ukształtowana między dwoma punktami libracyjnymi układu Ziemia – Księżyc. Ten rodzaj orbity umożliwia stałą komunikację z Ziemią, pozwala oszczędzić paliwo wymagane do utrzymania orbity i umożliwia realizację lądowania na Księżycu w pobliżu biegunów, co jest celem programu Artemis. Do tej pory żaden statek nie wykorzystywał tego rodzaju orbity i misja CAPSTONE ma przetestować jej możliwości i zweryfikować dojrzałość technologiczną rozwiązań, które będą w przyszłości wykorzystane w załogowych lotach Artemis i budowie stacji Gateway.
Satelita CAPSTONE został zbudowany dla NASA przez firmę Terran Orbital Corporation. Jest to nanosatelita standardu CubeSat 12U, a więc wymiarach 20 cm x 20 cm x 30 cm. Na statku zamontowano zestaw telekomunikacyjny pasma radiowego S do pomiaru odległości od orbitera LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). To ma pozwolić na autonomiczną nawigację bez udziału stacji naziemnych. Oprócz nawigacji na satelicie znajdują się też urządzenia komunikacji pasma X do kontaktu z Ziemią i weryfikacji pozycji przy użyciu anten naziemnych.
Wizualizacja kształtu orbity NRHO, na której znajdzie się satelita CAPSTONE (bez zachowanej skali). Źródło: NASA.
Oprócz sprawdzenia ładunku telekomunikacyjnego inżynierowie mają nadzieję zweryfikować cechy orbity NRHO, sprawdzić w praktyce zużycie paliwa do utrzymania tego typu orbity i po raz pierwszy przećwiczyć wejście na tą orbitę. Na satelicie CAPSTONE zamontowano też system obrazujący do wykonywania zdjęć Księżyca i Ziemi.
Napęd satelity CAPSTONE stanowi 8 niewielkich silniczków ciśnieniowych na hydrazynę. Będą one używane do operacji wejścia na orbitę i późniejszych manewrów orbitalnych już na docelowej pozycji NRHO.
Misja jest też sprawdzeniem komercyjnego modelu planowania misji, w którym zewnętrzna firma zbudowała w krótkim czasie satelitę i zlecenie jego wysłania powierzono również prywatnej firmie.
Jak będzie wyglądał dalej lot do Księżyca?
Po sześciu dniach lotu orbitalnego i codziennych manewrach wykonywanych przez stopień Photon Lunar ostatni taki manewr wyśle statek CAPSTONE na balistyczną trajektorię doksiężycową. Po osiągnięciu tej trajektorii satelita zostanie wypuszczony przez stopień.
Następnie większość pozostałej pracy wykona już grawitacja. Satelita zostanie wystrzelony na orbitę o apogeum ponad 3 razy większym niż średnia odległość Ziemi od Księżyca. Pole grawitacyjne tych ciał przyciągnie jednak statek z powrotem bliżej siebie, a sam CAPSTONE będzie musiał wykonywać tylko niewielkie manewry korekcyjne.
Dotarcie na docelową orbitę NRHO powinno zająć około 4 miesiące. Po osiągnięciu celu zacznie się półroczna misja satelity.
Podsumowanie
Była to 4. misja orbitalna rakiety Electron w 2022 r. Tym razem nie wykonywano próby odzysku dolnego stopnia rakiety (firma pracuje nad wyłapywaniem wracających dolnych stopni za pomocą helikoptera i już raz podjęto taką próbę w tym roku). Po raz pierwszy rakieta Electron wysłała ładunek poza orbitę okołoziemską. Na świecie był to już 70. udany start rakiety orbitalnej w tym roku.
Więcej informacji:
Na podstawie: NASA/Rocket Lab/NSF
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu: Rakieta Electron startująca z misją CAPSTONE. Źródło: Rocket Lab.