Le lancement de la mission CAPSTONE est prévu au plus tôt en mai 2022. Le bus satellite Photon de Rocket Lab livrera CAPSTONE sur une trajectoire vers la Lune. Crédit : Illustration de la NASA/Daniel Rutter
Aujourd’hui, 13 novembre, CAPSTONE atteindra la Lune et deviendra le premier vaisseau spatial à entrer dans un orbite allongée unique qui soutiendra
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Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE) is a microwave oven-sized satellite, weighing just 55 pounds, that will be the first CubeSat to fly to and operate at the Moon. It serves as a pathfinder for Gateway, a Moon-orbiting space station that is part of NASA’s Artemis program. CAPSTONE’s mission will help reduce risk for future spacecraft, including Orion, by validating innovative navigation technologies and verifying the dynamics of a type of halo-shaped orbit that has never been flown before.
The pull of gravity from Earth and the Moon interact in this unique orbit – formally known as a near rectilinear halo orbit (NRHO) – to allow for a semi-stable orbit. There, physics does most of the work of keeping spacecraft in orbit at the Moon. This reduces the need for spacecraft to use fuel to maintain the NRHO compared to other similar orbits. NASA already has big plans for this special type of orbit. Engineers expect it will allow them to park bigger spacecraft – including Gateway – in orbit at the Moon for at least 15 years. Fuel efficiency is key for such long-duration missions.
Dans cette animation, la trajectoire prévue pour l’orbite de halo presque rectiligne (NRHO) de CAPSTONE est indiquée en rouge. La manœuvre d’insertion NRHO et deux manœuvres de correction ultérieures garantissent que le vaisseau spatial s’insère avec précision dans le NRHO. Sans une manœuvre d’insertion correctement exécutée, CAPSTONE survolera la Lune sans la mettre en orbite, comme indiqué en bleu. Crédit : Espace avancé/Matt Bolliger
Au cours des quatre derniers mois, CAPSTONE a parcouru un route inhabituelle mais efficace dans l’espace lointain vers la Lune. Cette route – appelée transfert lunaire balistique – suit les contours gravitationnels dans l’espace lointain et permet aux engins spatiaux d’atteindre leur destination en dépensant peu d’énergie. Advanced Space, une petite entreprise du Colorado qui possède et exploite CAPSTONE pour le compte de la NASA, a conçu cette trajectoire unique.
CAPSTONE a effectué cinq manœuvres au cours des derniers mois pour aligner sa trajectoire d’insertion en orbite, l’équipe s’adaptant à défis inattendus pour garder CAPSTONE sur la bonne voie. Une dernière manœuvre le 27 octobre a marqué l’arrivée de l’engin spatial sur la Lune.
“Ce que cette équipe CAPSTONE a surmonté à ce jour a été incroyable, faisant preuve de résilience tout en acquérant des connaissances précieuses. Nous sommes reconnaissants aux personnes exceptionnelles qui sont allées au-delà de la NASA, de Terran Orbital, de Stellar Exploration, du Deep Space Network de la NASA et de Advanced Space pour leur travail inlassable sur les efforts de récupération », a déclaré Bradley Cheetham, chercheur principal de CAPSTONE et directeur général. Officier d’Advanced Space. “Surmonter les défis est le but d’une mission d’orientation – CAPSTONE capitalise sur cet objectif.”
CAPSTONE révélé au lever du soleil lunaire : CAPSTONE volera dans l’espace cislunaire – l’espace orbital proche et autour de la Lune. La mission fera la démonstration d’une solution innovante de navigation entre engins spatiaux sur la Lune à partir d’une orbite de halo presque rectiligne prévue pour la passerelle d’Artemis. Crédit : Illustration de la NASA/Daniel Rutter
Lorsque CAPSTONE atteindra la fin de sa trajectoire gravitationnelle et arrivera sur la Lune, son approche sera parfaitement alignée pour l’insertion de NRHO – le point critique de son itinéraire. Bien que le calendrier des manœuvres précédentes de CAPSTONE ait été flexible en fonction des performances du vaisseau spatial et d’autres facteurs, cette insertion en orbite doit avoir lieu exactement au bon moment pour placer CAPSTONE sur la bonne orbite. Tout en voyageant à 3 800 milles à l’heure, il effectuera sa manœuvre propulsive délicate et chronométrée pour entrer en orbite, comme un trapéziste volant qui saute d’un arc à l’autre avec un mouvement décisif et acrobatique.
La manœuvre initiale d’insertion en orbite est prévue pour le dimanche 13 novembre à 19 h 18 HNE (16 h 18 HNP). L’équipe CAPSTONE s’attend à ce qu’il faille au moins cinq jours pour analyser les données, effectuer deux manœuvres de nettoyage et confirmer l’insertion réussie dans l’orbite du halo presque rectiligne.
Au-delà de cela, d’autres objectifs attendent encore ce CubeSat précurseur. Une fois en orbite lunaire, CAPSTONE doit déclencher ses propulseurs une fois tous les six jours et demi, si nécessaire, pour rester sur son orbite pendant au moins six mois, permettant à la NASA et à ses partenaires de comprendre comment opérer dans cet unique orbite. Plus précisément, CAPSTONE validera les exigences de propulsion pour maintenir son orbite comme prévu par les modèles, réduisant ainsi les incertitudes logistiques pour les futurs engins spatiaux.
De plus, une technologie logicielle clé – le système de positionnement autonome Cislunar (CAPS) – sera testée dans les mois à venir. CAPS fera la démonstration de solutions innovantes de navigation entre engins spatiaux qui permettront aux futurs engins spatiaux de déterminer leur emplacement sans avoir à se fier exclusivement au suivi depuis la Terre. CAPSTONE le fera en communiquant directement avec Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA – qui est en orbite autour de la Lune depuis 2009 – pour déterminer sa propre position dans l’espace. Cette capacité pourrait permettre aux futurs engins spatiaux de fonctionner par eux-mêmes avec moins de soutien du sol et permettre aux antennes au sol de donner la priorité aux données scientifiques précieuses par rapport à un suivi opérationnel plus routinier.
La mission de CAPSTONE démontrera plusieurs technologies qui jetteront les bases du soutien commercial des futures opérations lunaires. Les partenaires de la NASA testent des outils de pointe pour la planification et les opérations de mission, ouvrant la voie et élargissant les opportunités pour de petites missions spatiales et d’exploration plus abordables sur la Lune,
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CAPSTONE est détenu et exploité commercialement par Advanced Space à Westminster, Colorado. Il représente une collaboration innovante entre la NASA et l’industrie pour fournir des résultats et des commentaires rapides pour informer les futures missions d’exploration et scientifiques. Le vaisseau spatial a été conçu et construit par Terran Orbital. Les opérations sont menées conjointement par les équipes d’Advanced Space et de Terran Orbital.
Le programme Small Spacecraft Technology de la NASA au sein de la Direction des missions de technologie spatiale (STMD) de l’agence finance la mission de démonstration. Le programme est basé au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie. Le développement de la technologie de navigation de CAPSTONE est soutenu par le programme Small Business Innovation Research and Small Business Technology Transfer (SBIR/STTR) de la NASA, également au sein de STMD. La division de développement de la campagne Artemis au sein de la direction des missions de développement des systèmes d’exploration de la NASA a financé le lancement et soutient les opérations de la mission.
