CAPÍTULO DE LA NASA CubeSat se lanzó el miércoles por la mañana y está en camino para probar una ruta más larga y más eficiente en combustible a la Luna, impulsada principalmente por la gravedad.

El experimento de navegación y operaciones tecnológicas del sistema de posicionamiento autónomo cislunar (CAPSTONE) de la NASA despegó de Nueva Zelanda a bordo de un cohete de Rocket Labs el miércoles por la mañana. A partir del miércoles por la noche, el CubeSat ha estado a salvo en la órbita terrestre baja y en ruta para probar una ruta más larga y más eficiente en combustible a la Luna y una nueva órbita lunar innovadora, las cuales permitirán futuras misiones lunares tripuladas.

Qué hay de nuevo – CAPSTONE irá donde muchas naves espaciales, y muchos humanos, han ido antes, pero llegará allí de una manera completamente nueva. La misión CubeSat probará una ruta muy larga pero muy eficiente en combustible a la Luna, llamada Ballistic Lunar Transfer Path.

También probará una órbita lunar nunca antes vista, llamada órbita de halo casi rectilínea: un óvalo alargado de una órbita que pasa sobre los polos norte y sur de la Luna. Esta órbita altamente estable permitirá que futuras misiones como Gateway aumenten aún más su suministro de combustible y mantengan contacto por radio constante.

En la órbita lunar, CAPSTONE también probará un sistema de comunicaciones que ayudará a futuras misiones lunares a monitorear sus posiciones en el espacio sin depender del seguimiento terrestre. CAPSTONE trabajará con el Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA para medir continuamente la distancia entre las dos naves espaciales y luego usarla como base para calcular las posiciones de las naves.

Por qué es importante – Todo lo que haga CAPSTONE allanará directamente el camino para futuras misiones tripuladas a la Luna.

La órbita de halo casi rectilínea es la misma órbita que la NASA planea usar para la estación espacial Gateway, que eventualmente orbitará la Luna con una tripulación de astronautas de tiempo completo para proporcionar una estación de acoplamiento para los módulos de aterrizaje lunares y las misiones de suministro, así como comunicaciones. y otro tipo de apoyo para las misiones Artemis a la Luna.

Y la Órbita de Transferencia Lunar Balística ayudará a mantener operativos a Artemis y Gateway. Las misiones Artemis tripuladas tomarán la ruta más directa, lo que significa que dispararán sus propulsores para transferir la nave espacial de la órbita terrestre a la órbita lunar. Pero para las misiones no tripuladas, como las entregas de suministros a futuros puestos de avanzada lunares, la órbita de transferencia lunar balística será más eficiente en combustible y menos costosa.

Profundiza en los detalles – Cuando la nave espacial Apolo fue a la Luna, fue un viaje de aproximadamente tres días, pero el viaje de CAPSTONE tomará cuatro meses en la trayectoria balística de transferencia lunar. La ruta es «impulsada por la gravedad», como dice la NASA, lo que significa que CAPSTONE utilizará principalmente la gravedad, no sus propios propulsores, para alterar su velocidad y posición.

En seis días, el impulsor de tercera etapa Lunar Photon de CAPSTONE lanzará el satélite en un largo viaje por el espacio profundo. Eventualmente, la gravedad de la Tierra hará que la nave espacial regrese a la Tierra y la Luna, la parte «balística» del nombre de la ruta.

Una vez a 1,5 millones de kilómetros de casa, la gravedad del Sol impulsará a CAPSTONE a una órbita extremadamente amplia alrededor de la Tierra; el punto más bajo de la órbita cruzará la Luna. A medida que CAPSTONE regresa a la Tierra y la Luna, solo necesitará unos pocos empujones de sus propulsores para mantener el rumbo. Una última pequeña maniobra cambiará la velocidad de CAPSTONE para que la gravedad de la Luna pueda capturarlo en órbita lunar: esta es la parte de «transferencia».

Sobre el papel, la física funciona de maravilla, y los ingenieros de la NASA realizaron decenas de miles de simulaciones para planificar y practicar el largo pero sorprendentemente eficiente camino de CAPSTONE hacia la Luna. Pero la nave espacial sigue esta ruta para asegurarse de que funcione igual de bien en la práctica.

Y una vez que aterrice en la Luna, CAPSTONE se asentará en una extraña órbita alrededor de los polos de la Luna. Esto se llama una órbita de halo casi recta, o NRHO: «casi recta» porque la órbita es un óvalo tan largo y estirado que sus lados son casi rectos, y «halo» porque orbita alrededor de los polos de la Luna en lugar de su ecuador. En su máxima aproximación, CAPSTONE pasará a unas 1.000 millas sobre el polo norte de la Luna; en el otro extremo de su órbita, la nave espacial estará a unos 76.000 km del polo sur de la Luna.

La influencia gravitacional de la Tierra y la Luna ayudará a mantener la nave espacial estable en esta órbita, por lo que CAPSTONE no necesitará encender sus propulsores con mucha frecuencia o por mucho tiempo.

“Las quemas se programarán para dar a la nave un impulso adicional, ya que genera impulso de forma natural; esto requiere mucho menos combustible que una órbita más circular”. Elwood Agasidsubdirector del programa de tecnología de naves espaciales pequeñas en el Centro de Investigación Ames de la NASA, en un comunicado.

Esto significa que una nave espacial puede permanecer en órbita mucho más tiempo con la misma cantidad de combustible que en una órbita más convencional. La NASA estima que una gran nave espacial como Gateway podrá permanecer en órbita lunar durante unos 15 años.

Mientras tanto, la órbita alrededor de los polos de la Luna mantendrá a CAPSTONE, y más tarde a Gateway, en constante contacto por radio con la Tierra y con la superficie lunar. Durante las misiones Apolo, el módulo de comando perdió comunicación con el control de la misión y los astronautas en la superficie lunar durante aproximadamente 48 minutos a la vez que su órbita se movía hacia el lado oculto de la Luna. Las tripulaciones de los puentes no tendrán este problema.

Y después – CAPSTONE pasará los próximos cuatro meses en su camino hacia la Luna. Durante seis meses después de eso, la pequeña nave espacial enviará a casa datos sobre la dinámica orbital y su plan para comunicarse con LRO, junto con algunos otros experimentos.

La NASA ha programado el lanzamiento tentativo de los primeros componentes de Gateway a fines de 2024. La NASA comenzará con el modelo de potencia y propulsión y el puesto avanzado de alojamiento y logística, que combinará los alojamientos de la tripulación, las instalaciones científicas, los puertos de atraque y el mando y control para el resto. . de la estación.

Mientras tanto, la NASA aún no ha fijado una fecha de lanzamiento para Artemis 1; Los ingenieros todavía están revisando los datos de una prueba clave previa al lanzamiento el 20 de junio.