Recreación de la misión CAPSTONE en órbita de la Luna. Créditos: NASA

Antes de que termine esta década, la NASA enviará astronautas a la Luna por primera vez desde la Era Apolo. Como parte del Programa Artemis, la NASA también planea establecer la infraestructura que permitirá un “programa sostenido de exploración lunar”. Una parte clave de esto es la Lunar Gateway, una estación espacial en órbita que facilitará los viajes regulares hacia y desde la superficie lunar. Además de ser un punto de atraque para los barcos que van y vienen de la Tierra, la estación también permitirá misiones de larga duración a Marte.

El Gateway tendrá lo que se conoce en mecánica orbital como una «órbita de halo casi rectilínea» (NRHO), lo que significa que orbitará la Luna de polo a polo. Para probar la estabilidad a largo plazo de esta órbita, la NASA enviará el Experimento de Navegación y Operaciones de Tecnología del Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar (CAPSTONE) a la Luna a fines de mayo. Esta misión CubeSat de nueve meses será la primera nave espacial en probar esta órbita y demostrar sus beneficios para Gateway.

El CAPSTONE, un CubeSat de 12 unidades propiedad y operado por Advanced Space en Westminster, Colorado, es un demostrador de tecnología que pondrá a prueba la estabilidad de una órbita de halo y varios sistemas cruciales. El lanzamiento de la misión está programado para el 31 de mayo (como muy pronto), cuando un bus de la nave espacial Rocket Lab Photon lanzará el CAPSTONE en su viaje de cuatro meses a la Luna. Después de una serie de maniobras de «limpieza» que insertarán la nave espacial en su órbita, CAPSTONE pasará al menos seis meses alrededor de la Luna, disparando sus propulsores solo ocasionalmente para mantener su órbita.

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Animación de la misión CAPSTONE en órbita de la Luna. Créditos: NASA/Daniel Rutter

Esta órbita elíptica llevará a CAPSTONE por un camino que va de un polo lunar al otro, trazando un patrón ovalado constante alrededor de la Luna. Tardará casi una semana en completarse y el CubeSat viajará más lento cuando esté alrededor del Polo Sur, donde estará a su distancia más lejana de la superficie (76.000 km, 47.000 mi). Cuando alcance el Polo Norte, la nave espacial alcanzará su velocidad máxima y hará su paso más cercano a la superficie a 3.400 km (2.100 mi).

Elwood Agasid, subdirector del programa Small Spacecraft Technology en el Centro de Investigación Ames de la NASA, explicó en un comunicado de prensa de la NASA:

“CAPSTONE se controlará y mantendrá con precisión y se beneficiará enormemente de la física casi estable de su órbita de halo casi rectilínea. Las combustiones se programarán para dar a la nave espacial un impulso adicional, ya que genera impulso de forma natural; esto requiere mucho menos combustible de lo que requeriría una órbita más circular. Esta órbita tiene la ventaja adicional de permitir que Gateway tenga comunicaciones óptimas con futuras misiones de Artemis que operen en la superficie lunar, así como de regreso a la Tierra. Esto podría desbloquear nuevas oportunidades para futuros esfuerzos de exploración y ciencia lunar”.

Estas pruebas validarán los requisitos de potencia y propulsión para mantener su órbita según lo predicho por los modelos de la NASA, reduciendo las incertidumbres logísticas. Durante sus muchas órbitas, CAPSTONE demostrará la confiabilidad de un innovador sistema de navegación de nave espacial a nave espacial. Este sistema medirá la posición del CAPSTONE CubeSat en relación con el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA, que ha estado en órbita de la Luna desde 2009, sin depender de estaciones terrestres.

En esta ilustración, la nave espacial Orion de la NASA se acerca al Gateway en órbita lunar. Créditos: NASA

Para probar este sistema, CAPSTONE llevará una segunda computadora de vuelo y radio de carga útil dedicada, que realizará cálculos para determinar dónde se encuentra el CubeSat en su trayectoria orbital. Los datos obtenidos de este enlace cruzado con el LRO se utilizarán para medir qué tan separados están los dos satélites y qué tan rápido cambia esta distancia. Este intercambio de información entre pares permitirá a los controladores de la misión evaluar el software de navegación autónomo de CAPSTONE y determinar la posición del CubeSat en tiempo real.

Al validar este software, conocido como Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar (CAPS), las futuras misiones de la NASA (así como las agencias y los socios comerciales) podrán determinar la ubicación de su nave espacial sin depender de los sistemas de seguimiento basados ​​en la Tierra. Esto viene con el beneficio adicional de liberar ancho de banda para las antenas terrestres, lo que permite a los controladores de la misión realizar transmisiones de datos científicos sobre el proceso de seguimiento relativamente rutinario.

Los ingenieros de la NASA también esperan que el NRHO les permita estacionar naves espaciales mucho más grandes en órbita alrededor de la Luna durante unos 15 años. Esto incluye el propio Gateway y la nave espacial que se acoplará con él para reabastecerse de combustible o realizar la siguiente etapa de su viaje, es decir, la nave espacial Orion y el Deep Space Transport (DST). Esto es crucial para la arquitectura de la misión «Luna a Marte» de la NASA, que implicará el envío de misiones tripuladas al Planeta Rojo a principios de la década de 2030.

Otros socios comerciales incluyen la empresa con sede en California Tyvak Nano-Satellite Systems (una subsidiaria de Terran Orbital Corporation), que construyó la plataforma CubeSat, y Stellar Exploration, Inc., que proporciona el sistema de propulsión de CAPSTONE. El proyecto CAPSTONE está siendo administrado por el programa Small Spacecraft Technology (SST) de la NASA, financiado por Advanced Exploration Systems (AES) de la NASA y desarrollado a través del programa Small Business Innovation Research (SBIR) de la NASA.

Mas información en Inglés en la web de la NASA

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Matt Williams, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0.

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