NASA продовжує будувати інфраструктуру навколомісячного простору для програми Artemis і майбутньої місячної бази. У межах цієї роботи агентство замовило компанії Advanced Space нову місію CAPSTONE 02. Її старт запланований на 2027 рік.

Місія відправить до Місяця два однакові малі апарати. Вони мають відпрацювати зближення і маневри поблизу іншого апарата, автономну навігацію та зв'язок у навколомісячному просторі. Паралельно апарати продовжать вивчати радіаційне середовище біля Місяця.

Що робитиме CAPSTONE 02

Кожен апарат виготовляє компанія Terran Orbital і важить приблизно 400 кілограмів (882 фунти).

Оператори виконуватимуть серію маневрів зближення та польоту в строю на місячній орбіті. Мета — краще зрозуміти траєкторії апаратів під одночасним впливом гравітації Землі й Місяця. Такі траєкторії називають орбітами трьох тіл.

Ключова особливість: кожен з двох апаратів може перемикатися між ролями «переслідувача» і «цілі». Це дозволяє перевірити широкий набір сценаріїв за різних умов у навколомісячному просторі.

Для навігації місія використає наземне стеження, оптичні сенсори й орієнтацію по небесних тілах. Ці засоби допоможуть одному апарату знайти інший і зблизитися з ним.

Навіщо це потрібно Artemis

Прийоми відносної навігації, які випробує CAPSTONE 02, складніші за ті, що застосовують на низькій навколоземній орбіті.

Вони потрібні для конкретного завдання: астронавти мають стикуватися з посадковими модулями на місячній орбіті, щоб потім спуститися на поверхню і повернутися назад. Ці ж стратегії навігації планують застосувати, коли корабель Orion підходитиме до посадкового модуля в далекому космосі.

Проблема в тому, що такі умови не можна повністю відтворити на Землі. Тож їх треба перевіряти безпосередньо в космосі.

Розробка технологій через льотні випробування — це те, як ми перетворюємо складні задачі на тривкі можливості для постійної присутності на Місяці.

Так пояснює логіку місії Крістофер Бейкер, керівник напряму космічної інфраструктури в NASA.

Що вже зробила перша CAPSTONE

Оригінальна місія CAPSTONE (скорочення від Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) стала першим комерційним апаратом США біля Місяця.

Вона також першою вийшла на майже прямолінійну гало-орбіту навколо Місяця. Ця орбіта майже стабільна завдяки взаємодії тяжіння Землі й Місяця.

Перша місія перевірила зв'язок, роботу мережі та автономну навігацію і накопичила досвід роботи в навколомісячному просторі. CAPSTONE 02 розширює ці досягнення: місія переходить від перевірки самої орбіти до складніших операційних завдань.

Софт і корисне навантаження

CAPSTONE 02 стане також випробувальним майданчиком для програмного забезпечення. На апаратах перевірять три навігаційні програмні пакети, розроблені в NASA. Вони збиратимуть дані під час низькоенергетичної траєкторії перельоту — вона проведе апарати від Землі за Місяць, а потім поверне на місячну орбіту.

Апарати нестимуть оптичне навантаження від Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса. Воно підтримає навігаційні демонстрації й зробить знімки Місяця.

Крім того, місія продовжить розвивати систему Cislunar Autonomous Positioning System — метод визначення положення апарата відносно інших апаратів без опори на наземне стеження.

Мета всього цього набору технологій — автоматизувати рутинні навігаційні задачі, зменшити залежність від зв'язку із Землею і зробити модель місії дешевшою, швидкою і придатною до повторення.