La NASA lancia la chiave di volta del cubo da 55 libbre per la luna

26 giugno 2022: Domenica, la NASA ha annunciato un ritardo di almeno un giorno nel lancio di CAPSTONE, concedendo più tempo per testare i sistemi finali. Articolo aggiornato.

Negli anni a venire, la NASA sarà impegnata sulla luna.

Un razzo gigante orbiterà attorno a una capsula lunare e orbiterà attorno alla luna, probabilmente entro la fine dell’estate. La parata di lander robotici lascerà esperimenti sulla luna per raccogliere dati scientifici sulle calotte glaciali d’acqua, specialmente nelle regioni polari. Ora, qualche anno dopo, gli astronauti sono tornati lì, più di mezzo secolo dopo lo sbarco dell’ultimo Apollo sulla luna.

Fanno tutti parte del 21st Century Moon Plan della NASA, dal nome di Artemide, la sorella gemella di Apollo nella mitologia greca.

Presto questa settimana, la navicella spaziale Cape Stone lancerà la prima parte di Artemis sulla luna. Rispetto a quelli da seguire, è di dimensioni e scopo moderati.

Non ci saranno astronauti su CAPSTONE. Il veicolo spaziale è molto piccolo, abbastanza grande per un forno a microonde. Questa sonda robotica non atterrerà nemmeno sulla luna.

Ma a differenza del viaggio pre-luna, lo è in molti modi. Servirà da modello per una partnership pubblico-privato che potrebbe offrire alla NASA un miglior rapporto qualità-prezzo nelle missioni interplanetarie in futuro.

“La NASA è già stata sulla luna, ma non so se sia mai stata collegata in questo modo”, ha affermato Bradley Seatham, amministratore delegato e presidente di Advanced Space, la società che gestisce la missione della NASA.

Il lancio era previsto per lunedì, ma domenica il lancio è stato ritardato di almeno un giorno per consegnare il laboratorio missilistico, Una società americana-neozelandese Questo dà il viaggio di CAPSTONE in orbita, dando più tempo per fare i test finali del sistema.

“I team stanno valutando il tempo e altri fattori per determinare la data del prossimo lancio di missili”, ha affermato la NASA. In un post sul blog. “La prossima opportunità di rilascio nel periodo corrente è il 28 giugno.”

Il nome completo dell’opera è Cislunar Autonomous Positioning System Technical Functions and Penetration Testing. Agirà come esploratore in orbita lunare, dove verrà infine costruita una stazione spaziale di gruppo come parte di Artemis. L’avamposto, soprannominato Gateway, fungerà da stazione di rotta per il futuro personale in cui fermarsi prima di proseguire sulla superficie lunare.

Capstone è insolito per la NASA in molti modi. Per uno, si trova su una rampa di lancio in Nuova Zelanda, non in Florida. In secondo luogo, la NASA non ha progettato né costruito il Capstone, né lo ha gestito. L’agenzia non ne è proprietaria. CAPSTONE è di proprietà di Advanced Space con 45 dipendenti nella periferia di Denver.

Il veicolo spaziale viaggia lentamente ma efficientemente verso la luna. Ci sono opportunità di lancio giornaliere fino al 27 luglio. A quel punto, se il veicolo spaziale atterra, tornerà in orbita lunare lo stesso giorno, il 13 novembre.

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La missione CAPSTONE continua gli sforzi della NASA per collaborare con aziende private in nuovi modi nella speranza di acquisire rapidamente capacità aggiuntive a basso costo.

Bill Nelson, amministratore della NASA, afferma: “Questo è un altro modo per scoprire di cosa ha bisogno la NASA e ridurre i costi.

Il contratto di Advance Space con la NASA per CAPSTONE, firmato nel 2019, vale 20 milioni di dollari. Il viaggio di Capstone nello spazio è piccolo ed economico: meno di 10 milioni di dollari per iniziare con Rocket Lab.

“Saranno meno di 30 milioni di dollari in tre anni”, ha affermato Christopher Baker, project manager della NASA per la tecnologia dei piccoli veicoli spaziali. “Relativamente veloce e relativamente poco costoso.”

Persino Forsheet, un tentativo no-profit israeliano di sbarcare sulla luna Nel 2019 costerà 100 milioni di dollari.

“Vedo questo come un’invenzione di come possiamo aiutare le imprese oltre la terra”, ha detto. ha detto Baker.

Lo scopo principale del CAPSTONE è di durare sei mesi, con la possibilità di un anno in più, Mr. disse Seetham.

I dati che raccoglie aiuteranno i pianificatori di un avamposto lunare chiamato Gateway.

Nel 2017, il presidente Donald J. Quando Trump ha annunciato che la politica spaziale della sua amministrazione prevedeva di rimandare gli astronauti sulla luna, la parola d’ordine alla NASA era “riutilizzabile” e “stabile”.

Ciò ha portato la NASA a costruire una stazione spaziale attorno alla luna come parte importante del modo in cui gli astronauti si sarebbero avvicinati alla superficie lunare. Una tale posizione renderebbe più facile per loro raggiungere diverse parti della luna.

La prima missione di atterraggio di Artemis è attualmente prevista per il 2025, ma è probabile che venga respinta, poiché non utilizzerà il gateway. Ma i prossimi compiti lo saranno.

La NASA ha deciso che il posto migliore per posizionare questo avamposto sarebbe in quella che viene chiamata un’orbita ad alone lineare.

Le orbite ellittiche sono influenzate dall’attrazione gravitazionale di due corpi, in questo caso la Terra e la Luna. L’influenza dei due corpi aiuta a rendere l’orbita più stabile, riducendo la quantità di moto necessaria per mantenere il veicolo spaziale in orbita attorno alla luna.

Le interazioni gravitazionali mantengono l’orbita ad un angolo di 90 gradi dalla Terra alla vista. (Questa è la parte lineare del nome.) Pertanto, un veicolo spaziale in questa orbita non va dietro la luna, dove la comunicazione è interrotta.

L’orbita del Gateway è di circa 2.200 miglia dal Polo Nord della Luna e ruota per oltre 44.000 miglia mentre passa sopra il Polo Sud. Un viaggio intorno alla luna dura circa una settimana.

In termini di matematica di base, i percorsi attraenti come l’orbita ellittica vicino alla retta sono ben compresi. Ma questa è un’orbita che nessun veicolo spaziale ha mai percorso.

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Così, Capstone.

Il responsabile del programma di Gateway, Dan Hartman, ha dichiarato: “Pensiamo di averlo classificato molto bene. Ma con questo particolare carico utile capstone, possiamo aiutare a convalidare i nostri modelli”.

In pratica, senza alcun satellite del sistema di posizionamento universale in orbita attorno alla luna, potrebbero essere necessari alcuni test ed errori per capire come posizionare meglio il veicolo spaziale nell’orbita desiderata.

“La più grande incertezza è davvero sapere dove sei”, ha detto. disse Seetham. “Essendo nello spazio non sai davvero dove ti trovi, quindi valuti sempre dove si trova con un po’ di incertezza.

Come altre missioni della NASA, CAPSTONE usa la sua posizione per triangolare una stima Segnali dal Deep Space Network della NASA Antenne radiofoniche e, se necessario, si spingono verso l’orbita desiderata dopo aver superato il punto più lontano dalla luna.

CAPSTONE testerà anche un metodo alternativo per diagnosticare la sua condizione. Non è possibile per nessuno spendere tempo e denaro per costruire una rete GPS intorno alla luna. Ma ci sono altri veicoli spaziali tra cui Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, Girando intorno alla luna, e altro ancora negli anni a venire. Comunicando tra loro, un gruppo di veicoli spaziali in orbite diverse può in sostanza impostare un GPS temporaneo.

Advanced Space ha sviluppato questa tecnologia per oltre sette anni e ora testerà questo concetto con il Lunar Reconnaissance Orbiter, che invia segnali avanti e indietro tramite CAPSTONE. “Possiamo determinare dove si trovano i due veicoli spaziali nel tempo”, ha detto. disse Seetham.

Quando ha iniziato a creare CAPSTONE, Advanced Space ha deciso di aggiungere un orologio atomico delle dimensioni di un chip di computer alla navicella spaziale, confrontando quell’ora con l’ora in cui sarebbe stata trasmessa dalla Terra. I dati aiuteranno anche a determinare la posizione del veicolo spaziale.

Poiché Advanced Space possiede Capstone, ha avuto la flessibilità di apportare tale modifica senza ottenere il permesso dalla NASA. Poiché l’azienda collabora più strettamente a tali progetti, questa flessibilità sarà un vantaggio per le aziende aerospaziali avanzate e private come la NASA.

“Poiché abbiamo un accordo commerciale con i nostri fornitori, quando dobbiamo cambiare qualcosa, non è necessario passare alla grande revisione delle amministrazioni aggiudicatrici del governo”, ha affermato. Ha detto Seetham. “Ha aiutato con una prospettiva di velocità.”

D’altra parte, la società non è stata in grado di andare alla NASA per chiedere più soldi perché stava negoziando una tariffa fissa per la missione Advanced Space (sebbene abbia ricevuto denaro extra a causa dei ritardi della catena di approvvigionamento dovuti all’epidemia di Covit-19). I contratti tradizionali della NASA, noti come “cost-plus”, danno alle aziende un rimborso del denaro speso e poi una commissione – un profitto – in aggiunta, dando loro pochi incentivi per tenere sotto controllo i costi.

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“Una volta che le cose sono emerse, abbiamo dovuto capire come gestirle in modo più efficiente”, ha affermato il Sig. disse Seetham.

Questo è simile alla strategia di successo della NASA di utilizzare gli accordi a prezzo fisso di Elon Musk con SpaceX, che ora invia merci e astronauti alla Stazione Spaziale Internazionale a un costo molto inferiore rispetto alla navicella spaziale dell’agenzia. Secondo SpaceX, gli investimenti della NASA hanno contribuito ad attirare in orbita clienti non NASA e astronauti privati ​​interessati a lanciare carichi utili.

Fino a Capstone, il compito dell’Advanced Space era in gran parte teorico – analizzare le orbite e scrivere il suo software GPS temporaneo – non costruire e far funzionare il veicolo spaziale.

L’azienda non è ancora nel settore dei veicoli spaziali. “Abbiamo comprato la navicella spaziale”, Mr. disse Seetham. “Dico alla gente che i Lego sono l’unico hardware che costruiamo in un’azienda avanzata. Abbiamo una grande collezione di loghi.

Negli ultimi due decenni, Piccoli satelliti chiamati CubeSats sono proliferati, Consente a diverse aziende di costruire rapidamente il veicolo spaziale in base a un design standard di 10 centimetri o quattro pollici per ogni cubo. Capstone ha una dimensione di 12 cubi, ma Advanced Space è stata in grado di acquistarlo da Irvine Divok Nano-Satellite Systems in California.

Aveva ancora molti problemi da risolvere. Per esempio, La maggior parte dei cubi La parte inferiore della Terra è in orbita, a poche centinaia di miglia sopra la superficie. La luna è a quasi un quarto di milione di miglia di distanza.

“Nessuno ha mai fatto volare un cubo sulla luna”, ha detto. disse Seetham. “Quindi ha senso che nessuno abbia costruito radio per far volare cubi sulla luna. Quindi abbiamo davvero dovuto immergerci per capire quei dettagli e collaborare davvero con due persone diverse per ottenere sistemi che funzionassero.

Il Project Manager di Gateway, il sig. Hartmann è entusiasta di Capstone, ma dice che non è necessario fare progressi con l’avamposto lunare. La NASA ha già assegnato contratti per la costruzione dei primi due moduli del Gateway. L’Agenzia spaziale europea contribuisce anche con due volumi.

“Possiamo volare senza?” Sig. Hartman ha detto di CAPSTONE. “Sì. E’ obbligatorio? No.”

Ma ha aggiunto: “Puoi ridurre le barre di errore sui tuoi modelli in qualsiasi momento, il che è sempre positivo”.

Sig. Seetham si chiede se potrebbero esserci più missioni sulla luna per la NASA o altri partner commerciali. Anche lui pensa in lungo e in largo.

“Sono molto curioso di sapere come possiamo fare una cosa simile con Marte”, ha detto. “Sono davvero molto interessato a Venere personalmente. Penso che non abbia attirato abbastanza attenzione.

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