Trwa misja sondy CAPSTONE, która przeciera dla NASA szlaki przed załogowymi misjami księżycowymi programu Artemis i budową stacji Gateway. Statek miał drobne problemy, ale teraz wszystko jest na dobrej drodze do osiągnięcia docelowej orbity wokół Księżyca.
28 czerwca 2022 r. w kierunku Księżyca poleciał niewielki satelita NASA CAPSTONE. CAPSTONE to pierwsza oficjalna misja kosmiczna programu Artemis, którego głównym zadaniem jest powrót ludzi na Księżyc.
Firma Terran Orbital Corporation zbudowała dla agencji NASA nanosatelitę standardu CubeSat 12U o masie około 25 kg. Jego zadaniem są testy technologii nawigacyjnej i komunikacji na orbicie NRHO wokół Księżyca. NRHO to specjalny rodzaj orbity o wysokiej ekscentryczności o okresie 1 tygodnia i wymiarach 1000 km x 70 000 km. To na tej orbicie ma znaleźć się przyszła stacja kosmiczna Gateway i z tej orbity będą latać na powierzchnię Srebrnego Globu misje załogowe.
Na satelicie zamontowano zestaw telekomunikacyjny pasma S do wykonywania pomiaru odległości od amerykańskiego orbitera LRO krążącego na niskiej orbicie wokół Księżyca. Pomiary tego typu pozwolą na autonomiczną nawigację satelity bez udziału stacji naziemnych. Oprócz testów autonomicznej nawigacji inżynierowie zweryfikują w praktyce zalety tej orbity. Zostanie przetestowana komunikacja z Ziemią oraz technika wejścia na orbitę i utrzymania się na niej.
Początki lotu i utrata kontaktu z sondą
Rysunek przedstawiający sondę CAPSTONE na dodatkowym stopniu Photon Lenar. Źródło: Advanced Space.
Rakieta Electron wypuściła satelitę CAPSTONE po udanym locie rakietowym wraz z dodatkowym stopniem Photon Lunar. Photon Lunar użył swojego napędu 7 razy, aby osiągnąć balistyczną trajektorię doksiężycową. CAPSTONE został wypuszczony przez dodatkowy stopień na orbicie o apogeum ponad 3 razy większym niż średnia odległość Ziemi od Księżyca. Pole grawitacyjne Ziemi, Księżyca i Słońca powoli sprowadza sondę w stronę docelowej orbity NRHO, do jej osiągnięcia potrzebne są jeszcze niewielkie manewry korekcyjne ze strony samego satelity. Cały lot potrwa aż 4 miesiące, ale dzięki temu można oszczędzić dużo paliwa i niewielki satelita mógł zostać wyniesiony przez lekką rakietę.
4 lipca 2022 r. zaczęła się aktywacja satelity CAPSTONE i testy jego podsystemów na orbicie. Niestety, pojawiły się problemy z komunikacją ze statkiem. CAPSTONE rozłożył panele słoneczne, ustabilizował swoją orientację i rozpoczął ładowanie wewnętrznej baterii, inżynierowie nie byli jednak w stanie nawiązać kontaktu z sondą i wysłać jej komend. Jedyny początkowy kontakt został nawiązany przez stację sieci DSN w Madrycie na początku misji i później częściowo również przez stację Goldstone. Na szczęście zespół dzięki tym kontaktom dysponował dokładnymi danymi dotyczącymi trajektorii, a zapas paliwa umożliwiał opóźnienie wykonania pierwszego, najważniejszego manewru korekcyjnego. Początkowo był on planowany na 5 lipca.
Szczęśliwie już 6 lipca zespołowi udało się odzyskać komunikację z satelitą. Dokładnie o 15.26 czasu polskiego ponownie nawiązano z nim kontakt i niedługo później zaczęto ściągać telemetrie i dane diagnostyczne, by ustalić jaki był powód awarii. Okazało się, że w czasie fazy testów orbitalnych zespół misji odebrał niezgodne z oczekiwania informacje lokalizacyjne. Aby uzyskać dostęp do danych diagnostycznych systemu telekomunikacyjnego zostały wysłane błędnie przygotowane komendy, które zepsuły działanie anteny. Dodatkowo błąd w oprogramowaniu spowodował, że komputer pokładowy nie zresetował się automatycznie sam, aby rozwiązać problem. Dopiero jakiś czas później komputer uruchomił się ponownie. Mimo tego sonda cały czas pozostawała poprawnie zorientowana, kontrolowane było położenie paneli słonecznych i ładowana bateria. Problemy z komunikacją nie wpłynęły więc zasadniczo na stan zdrowia sondy.
Grafika prezentująca orientacyjną lokalizację pierwszego manewru korekty trajektorii (TCM-1). Źródło: Advanced Space.
Przerwa w komunikacji opóźniła planowany pierwszy manewr korekcji trajektorii do 7 lipca. Sonda CAPSTONE pierwszy raz uruchomiła swój silniczek o 15.30 czasu polskiego. Napęd działał przez około 11 minut, zmieniając wartość prędkości sondy o około 20 m/s. Kolejny manewr planowano na 9 lipca jednak później zrezygnowano z niego, by zespół miał więcej czasu na analizę danych z pierwszej korekcji. W końcu drugi manewr korekcyjny wykonano 12 lipca. Następny planowany jest pod koniec tego miesiąca.
Podsumowanie
Sonda CAPSTONE powinna dotrzeć na swoją docelową orbitę 13 listopada. Misja ma potrwać minimum 6 miesięcy. Zanim statek CAPSTONE trafi na orbitę wokółksiężycową, inna większa misja poleci w kierunku naszego naturalnego satelity. Mowa oczywiście o locie Artemis 1 – pierwszym teście superciężkiej rakiety NASA SLS i pierwszym locie statku Orion na orbitę wokół Księżyca. Misja ta ma być próbą generalną przed powrotem ludzi w pobliże Księżyca w misji Artemis 2 w 2024 r.
Więcej informacji:
- Blog misji CAPSTONE (Advanced Space)
Na podstawie: NASA/Advanced Space
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu: Grafika wizualizująca sondę CAPSTONE na orbicie wokół Księżyca. Źródło: NASA/Daniel Rutter.
