Мисията CAPSTONE-2, обявена от НАСА през юли влезе в нов етап от своята подготовка.

Проектът вече е преминал критичен преглед на дизайна (Critical Design Review), а НАСА и компанията Advanced Space разкриха нови детайли.

Два космически апарата ще се отправят към Луната в края на 2027 г., за да тестват за първи път автономни операции по сближаване и съвместно маневриране в окололунното пространство.

Новата мисия е пряко продължение на оригиналния CAPSTONE, който през 2022 г. трябваше да провери възможността за експлоатация на малък апарат в почти праволинейна хало-орбита (NRHO).

Сега CAPSTONE-2 прави следващата стъпка. Два апарата ще работят едновременно и ще се учат самостоятелно да определят взаимното си положение и да изпълняват маневри един спрямо друг.

От един апарат към двойка

Първият CAPSTONE беше малък кубсат с маса около 25 килограма. CAPSTONE-2 ще бъде значително по-голям.

Мисията предвижда два идентични космически апарата, всеки с маса от приблизително 400 килограма. Те ще бъдат изградени от Terran Orbital на базата на вече използвана и доказана платформа.

Увеличението на размерите не е свързано само с необходимостта от повече научно и навигационно оборудване.

Апаратите ще се нуждаят от значителен запас от гориво за изпълнение на многобройните маневри, необходими за тестовете по сближаване и полет в двойка.

CAPSTONE-2 трябва да демонстрира сближаване и маневриране на апаратите в непосредствена близост

Единият апарат ще действа като „цел“, а другият – като „преследвач“, след което ще могат да разменят ролите си.

Особена сложност представлява окололунното пространство. Гравитацията на Земята и Луната влияят едновременно върху траекториите на апаратите. Това прави навигацията и планирането на маневри съществено по-трудни, отколкото в ниска околоземна орбита.

Лунната орбита като изпитателен полигон

Апаратите ще се отправят към Луната по нискоенергийна траектория. Тя ще позволи икономия на гориво, но ще направи полета по-продължителен.

По време на този етап Advanced Space планира да проведе допълнителни проверки на технологиите за автономна навигация.

След пристигането си до Луната, и двата апарата ще влязат в почти праволинейна хало-орбита (NRHO).

Именно в тази орбита работеше първият CAPSTONE през 2022 г., но сега тя ще се използва предимно като удобен изпитателен полигон за операции между двата апарата.

Това е важна разлика спрямо първоначалната мисия.

CAPSTONE беше своеобразен „разузнавач“, който проверяваше особеностите на работа в NRHO. CAPSTONE-2 използва натрупания опит за решаване на следващата задача – проверка дали няколко апарата могат да си взаимодействат самостоятелно в такава сложна орбитална среда.

Автономна навигация без постоянни команди от Земята

Едно от ключовите направления на CAPSTONE-2 ще бъде развитието на автономната навигация. НАСА иска да намали зависимостта на бъдещите космически апарати от постоянни команди и измервания от Земята.

В оборудването на мисията ще бъде включена нова версия на радиосистемата Iris, разработена от Space Dynamics Laboratory. Тя ще има подобрени възможности за определяне на положение и време, както и поддръжка на допълнителни канали за комуникация между апаратите.

НАСА също така ще тества на CAPSTONE-2 технологията AstroNav – система за автономна навигация, предназначена за работа в дълбокия космос.

Значението на CAPSTONE-2 надхвърля рамките на една технологична демонстрация. С развитието на лунната инфраструктура около Луната едновременно ще работят различни космически апарати: пилотирани кораби, спускаеми модули, товарни апарати, комуникационни спътници и навигационни системи.

В такава среда те ще трябва не само да получават команди от Земята, но и да си взаимодействат безопасно. Автономното определяне на положение, сближаването и изпълнението на маневри могат да станат основа за бъдещи операции по скачване, обслужване и преместване на космически апарати.

Разходите на НАСА по мисията се оценяват на малко под 100 милиона долара, като в тази сума не е включена цената за изстрелването.