NASA의 30만 달러 규모의 CAPSTONE 임무는 화요일 뉴질랜드의 Rocket Lab 발사대에서 발사되어 Artemis 프로그램의 탐색 및 운영 개념을 테스트하기 위해 달 주위의 후광 궤도로 순회하지만 연료 효율적인 XNUMX개월 여행을 시작했습니다.
CAPSTONE 임무는 규모는 크지 않지만 소형 위성 기술의 새로운 장을 열며 1972년 이후 처음으로 우주 비행사를 달로 귀환시키려는 NASA의 노력인 Artemis 프로그램의 산하에서 발사되는 최초의 새로운 우주선입니다.
"CAPSTONE은 여러 면에서 길잡이이며, 달 주위를 한 번도 비행한 적이 없는 궤도를 탐색하면서 임무 기간 동안 여러 기술 기능을 보여줄 것입니다."라고 캘리포니아 실리콘 밸리에 있는 NASA Ames 연구 센터의 CAPSTONE 프로젝트 관리자인 Elwood Agasid가 말했습니다.
55파운드(25킬로그램)의 우주선은 화요일 오전 5시 55분 52초 EDT(0955:52 GMT)에 뉴질랜드 마히아 반도에 있는 로켓 연구소의 상업 우주 정거장에서 회사의 전자 발사대를 타고 태평양 동쪽 코스의 대기를 통해 이륙했습니다.
59개의 등유 연료 엔진은 뉴질랜드 북섬에 있는 Rocket Lab의 발사 단지 18B에 있는 패드에서 떨어진 1피트(27미터) 높이의 전자 부스터에 동력을 공급했습니다. 이 임무는 Rocket Lab의 Electron 발사기의 XNUMX번째 비행이자 저궤도 너머의 목적지로 향하는 회사의 첫 번째 임무였습니다.
Electron의 두 번째 단계는 임무에 약 XNUMX분 XNUMX초 동안 단일 엔진을 발사한 다음 Rocket Lab에서 개발한 CAPSTONE 우주선과 Lunar Photon 우주 예인선을 배치했습니다. Lunar Photon 동력 및 추진 모듈이 두 번 발사되어 CAPSTONE 임무를 달을 향한 궤적에 보내기 위한 일련의 기동을 시작했습니다.
다음은 NASA의 CAPSTONE 달 임무와 함께 뉴질랜드 마히아 반도에서 Rocket Lab의 전자 발사기 이륙을 재생한 것입니다. https://t.co/vFr2H2yvef pic.twitter.com/kHgGoGnFRk
— Spaceflight Now(@SpaceflightNow) ２０２３년 ６월 ２８일
Photon의 HyperCurie 엔진에 의한 처음 두 번의 화상은 CAPSTONE 우주선을 지구 상공 137마일(220km)에서 668마일(1,075km) 사이의 궤도에 배치했습니다. 앞으로 XNUMX일 동안 XNUMX번의 추가 연소가 CAPSTONE의 궤도를 점진적으로 올릴 것이며 마지막 연소는 임무를 달 궤도를 향한 경로로 보내도록 프로그래밍됩니다.
800,000~1.3일 만에 달에 도달한 아폴로 미션과 달리 캡스톤은 목표 궤도에 도달하는 데 XNUMX개월 이상이 걸린다. 그러나 CAPSTONE의 여정은 더 연료 효율적입니다. 우주선은 달 거리의 XNUMX배 이상인 지구에서 약 XNUMX만 킬로미터 떨어진 우주의 한 지점으로 향할 것입니다.
CAPSTONE 우주선은 임무 시작 약 XNUMX일 후에 Lunar Photon 캐리어에서 분리된 다음 자체의 작은 히드라진 추진기로 더 많은 경로 수정을 수행합니다.
CAPSTONE은 Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment의 약자입니다.
지구에서 가장 먼 지점에서 태양의 중력은 CAPSTONE의 궤적에 영향을 미쳐 우주선이 달을 향해 자연스럽게 돌아갈 수 있도록 돕고 우주선은 거의 직선에 가까운 후광 궤도(NRHO)로 조종하기 위해 추진기를 발사합니다.
그 궤도에 CAPSTONE의 도착은 13월 XNUMX일로 예정되어 있습니다.
헤일로 궤도는 CAPSTONE을 달의 북극에서 1,000마일(1,500km)까지, 남극에서 43,500마일(70,000km)까지 이동시킬 것입니다. NASA에 따르면 달의 각 궤도는 약 XNUMX일 동안 지속됩니다.
동일한 유형의 궤도가 준비 기지 및 실험 플랫폼 역할을 할 NASA의 아르테미스 프로그램의 요소인 NASA의 게이트웨이 미니 우주 정거장에서 사용될 것입니다. 우주비행사들은 게이트웨이를 지구와 달 사이의 기착지로 사용할 것입니다.
CAPSTONE 임무는 유지하는 데 소량의 연료만 필요한 게이트웨이의 궤도로 우주선을 밀어넣는 정교한 기동을 시연할 것입니다. 우주선과 달 착륙선은 저충격 추력 연소로 궤도에 진입하고 퇴장할 수 있으며, 그러한 궤도에 있는 스테이션은 지구와 지속적인 통신 링크를 갖게 됩니다.
승무원을 달 근처로 오가는 오리온 우주선은 1960년대와 1970년대 아폴로 우주선처럼 저고도 달 궤도를 직접 드나들 수 있는 능력이 없기 때문에 게이트웨이와 같은 스테이션이 필요합니다.
게이트웨이의 궤도를 떠나는 달 착륙선은 우주 비행사를 달의 남극으로 데려다 줄 수 있을 것입니다.
CAPSTONE 우주선은 전자레인지 정도의 크기입니다. 임무는 30천만 달러의 비용으로 개발되었으며, 이는 CAPSTONE의 야심 찬 프로젝트에 비정상적으로 낮은 예산입니다. 그리고 그 대가는 상업 발사와 소규모 위성 산업, 우주 과학, 우주 비행사를 달 표면으로 돌려보내는 NASA의 아르테미스 프로그램에 파급 효과를 낼 수 있습니다.
NASA의 소형 우주선 기술 프로그램 관리자인 크리스 베이커(Chris Baker)는 “내 관점에서 이 임무를 매력적으로 만드는 이유 중 하나는 우주 탐사 속도를 높이고 상업적 우주 능력을 확장하려는 우리의 열망을 추진하고 주요 유인 탐사 프로그램을 지원하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 새로운 목적지에 도달하고 도전적인 새로운 환경에서 작동할 수 있는 소규모 임무의 능력을 확장하는 데 도움이 되는 방법입니다.”라고 말했습니다.
임무는 NASA에서 자금을 지원하고 CAPSTONE 우주선은 Advanced Space라는 소규모 콜로라도 회사에서 소유하고 관리합니다. Rocket Lab은 임무 발사를 담당하고 Tyvak Nano-Satellite Systems는 우주선을 제작했으며 Stellar Exploration은 CAPSTONE의 추진 시스템을 개발했으며 Tethers Unlimited는 무선 시스템을 공급했습니다.
CAPSTONE 임무의 두 가지 주요 목표 중 하나는 지구와 달의 중력 영향이 우주선의 궤적에 영향을 미칠 수 있는 독특한 거의 직선형 후광 궤도에 도달하는 데 필요한 기동을 시연하는 것입니다. 이 특정 유형의 궤도에서 비행한 임무는 없습니다.
헤일로 궤도에서 CAPSTONE은 주로 지구 중력의 영향을 받습니다. 그러나 우주선이 달 표면에 가장 가까운 날에는 달로부터의 잡아당김이 이어집니다.
이러한 유형의 궤도는 "들어가는 에너지가 적고 나가는 에너지가 적다는 이점이 있습니다"라고 Baker는 말했습니다. "그러나 당신은 이제 지구의 중력과 달의 중력 사이의 균형점을 타고 있습니다."
Advanced Space의 CEO이자 CAPSTONE 임무의 수석 조사관인 Bradley Cheetham은 엔지니어들이 지구와 달의 끊임없이 변화하는 위치를 고려하면서 연장된 궤도에 머무르는 방법에 대한 "운영 현실"에 대해 배우고 싶어한다고 말했습니다.
휴스턴에 있는 NASA 존슨 우주 센터의 탐사 임무 계획 사무소장인 Nujoud Merancy에 따르면 달에 대한 미래의 Artemis 승무원 임무는 CAPSTONE보다 더 빨리 후광 궤도로 이동하여 XNUMX일 만에 XNUMX만 마일 거리를 커버할 것이라고 합니다.
CAPSTONE 임무에 문제가 발생하면 NASA는 패스파인더 탐사선의 데이터 없이 게이트웨이 및 아르테미스 프로그램의 다른 요소로 진행할 것이라고 Merancy는 말했습니다.
Rocket Lab은 10년에 CAPSTONE 임무를 시작하기 위한 2020만 달러 계약을 따냈고 원래는 버지니아주 Wallops Island의 새로운 발사 지점에서 우주선을 띄울 계획이었습니다. 그러나 Electron 로켓의 범위 안전 시스템 인증이 지연되어 Rocket Lab이 버지니아에서 서비스를 시작할 수 없게 되었고 공무원은 CAPSTONE 발사를 이미 운영 중인 회사의 뉴질랜드 우주 공항으로 이전해야 했습니다.
CAPSTONE의 리프팅 작업을 대부분 수행하도록 설계된 Lunar Photon 예인선은 저궤도 실험 플랫폼으로 개발된 Photon 플랫폼 Rocket Lab의 업그레이드 버전입니다. Photon은 원래 전자 로켓 페이로드를 배치를 위한 최종 궤도에 배치하기 위해 제작된 Rocket Lab의 킥 스테이지의 진화형입니다.
뉴질랜드에 설립되어 현재 캘리포니아주 롱비치에 기반을 두고 있는 Rocket Lab의 설립자이자 CEO인 Peter Beck은 "이와 같은 임무를 수행하는 것은 쉬운 일이 아닙니다."라고 말했습니다. "제가 가장 기대하는 것은 적어도 Rocket Lab의 관점에서 볼 때 이전에는 볼 수 없었던 예산과 일정으로 심우주에서 흥미진진한 일을 할 수 있는 새로운 기능을 제공한다는 것입니다."
CAPSTONE 우주선과 Lunar Photon 캐리어 모듈의 전체 어셈블리는 발사를 위해 연료를 완전히 공급한 상태에서 약 660파운드(300kg)의 무게가 나갔습니다.
CAPSTONE 임무는 달에 도달한 후 달에 더 가까운 궤도를 비행하는 NASA의 달 정찰 궤도선과 협력하여 실험을 수행합니다. 두 우주선은 깊은 우주 탐색 기능을 테스트하기 위해 서로 무선 링크를 설정합니다.
지구에 가까운 위성은 우주군의 GPS 위성을 사용하여 정확한 위치를 결정합니다. 더 먼 목적지로 이동하는 프로브는 내비게이션을 위해 무선 범위 기술을 사용하여 지상의 도움이 필요합니다.
CAPSTONE 우주선은 신호를 CAPSTONE으로 다시 보낼 LRO에 범위 신호음을 보낼 것입니다. CAPSTONE 우주선의 소프트웨어는 신호를 사용하여 LRO까지의 거리를 측정하고 시간이 지남에 따라 거리가 어떻게 변했는지 확인합니다. 그것으로부터 CAPSTONE의 컴퓨터는 우주선의 위치를 추정할 수 있습니다.
임무는 또한 탐색을 지원하기 위해 칩 크기의 원자 시계를 운반하여 우주선이 우주에서 위치를 추정할 수 있는 또 다른 정보 소스를 제공합니다.
"CAPSTONE의 핵심은 비행 테스트이며 여러 기능의 비행 테스트입니다."라고 Baker는 말했습니다. "우리는 이러한 훌륭한 온보드 실험을 가지고 있지만 우리가 시연하고 있는 기능은 그 이상이라고 생각합니다."
작은 우주선은 또한 달의 사진을 찍기 위한 카메라를 가지고 있지만 이미지 촬영은 임무의 주요 목표의 일부가 아닙니다.
"왜 카메라 없이 달에 가려고 하죠?" 치텀이 말했다.
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