Little CAPSTONE cubesat ready to launch on big moon mission next month
CAPSTONE is scheduled to launch between May 3 and May 15.
Early next month, Rocket Lab is slated to launch a pathfinding cubesat mission that supports NASA’s Artemis return-to-the moon program.
The Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment — mercifully called CAPSTONE for short — tips the scales at a modest 55 pounds (25 kilograms). This microwave-oven-sized spacecraft will be lofted from New Zealand aboard a Rocket Lab Electron rocket equipped with a Lunar Photon upper stage.
The launch window runs from May 3 to May 15.
Laying the groundwork
The CAPSTONE cubesat is owned and operated by Advanced Space in Westminster, Colorado, supported by NASA’s Space Technology Mission Directorate through the Small Spacecraft Technology program and by the Human Exploration and Operations Mission Directorate through the Advanced Exploration Systems program.
„We are very proud of the progress the CAPSTONE team has made,“ Advanced Space CEO Bradley Cheetham told Space.com. „Through this process, we have already learned a tremendous amount. As we get closer to launch, we are reminded that CAPSTONE is just the beginning of laying the groundwork for the sustainable exploration and development of the moon.“
CAPSTONE’s central purpose is to test and verify the calculated orbital stability of a near rectilinear halo orbit (NRHO) around the moon. That’s the same orbit to be used for NASA’s Lunar Gateway, the planned small space station that will provide astronauts access to the lunar surface.
An NRHO is a member of either the L1 or L2 family of halo orbits and is characterized by having favorable stability properties. Most halo orbits are dynamically unstable, meaning that a perturbation in the position and/or velocity of a spacecraft will grow exponentially over time. However, the NRHOs are nearly stable, with some that are „marginally stable.“ NRHOs require some small use of stationkeeping propellant, similar to other halo orbits.
By taking advantage of the precise points between the Earth and moon where the gravity from both is roughly balanced out, spacecraft in an NRHO can save energy to maintain the orbit. It also takes less fuel to enter the orbit because of its elongated shape. CAPSTONE will test and appraise this significantly elongated and halo-shaped orbit for at least six months.
The orbit will bring CAPSTONE within 1,000 miles (1,600 kilometers) of one lunar pole on its near pass and 43,500 miles (70,000 km) from the other pole at its peak every seven days. Compared to more circular orbits, such a path will require less propulsion capability for spacecraft flying to and from the moon’s surface.
Spacecraft-to-spacecraft communication
Another key job for CAPSTONE is showcasing a proprietary navigation capability called the Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS). It will do so by evaluating spacecraft-to-spacecraft navigation and communications systems with NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter, which has been circling the moon since 2009.
The intent of CAPS is to demonstrate that two moon-orbiting spacecraft can communicate and track their positions independent of Earth, pinpointing their place in space.
CAPSTONE was built and tested by Tyvak Nano-Satellite Systems, Inc., a Terran Orbital Corporation in Irvine, California. Stellar Exploration is the propulsion subsystem provider.
Ribbon cutting
On April 1, Advanced Space held a ribbon-cutting ceremony for its Mission Operations Center Facility, complete with a full-size spacecraft model of CAPSTONE on display.
Attending the event was Sen. John Hickenlooper (D-Colorado), chair of the Senate Subcommittee on Space and Science. Also in attendance was Jim Reuter, associate administrator for NASA’s Space Technology Mission Directorate, who called CAPSTONE „foundational“ for NASA’s Artemis program and pushing the boundaries of what small spacecraft can accomplish.
Hickenlooper said that CAPSTONE is an example of what happens when the right people are brought together and they move in an orchestrated, synchronized fashion to get things done.
„I think that NASA’s Artemis program is really going to excite this country,“ Hickenlooper said. „We are in a serious, very important competition with China and Russia to a certain extent.“
Hickenlooper said that it’s an „all hands on deck“ situation „if we’re going to compete on a global basis in science and space.“
Military interest
Earlier this year, Advanced Space entered into a Cooperative Research and Development Agreement (CRADA) with the U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL), Space Vehicles Directorate, and the Spacecraft Technology Division to share data collected from cislunar space through the CAPSTONE mission.
The CRADA focus is to share data collected from CAPSTONE as it treks between Earth and the moon. The opportunity to analyze data retrieved from the mission will be beneficial for future mission design and navigation strategies for defense and other customers, military officials said.
The CAPSTONE mission will provide „invaluable insight to fortify our space domain awareness of cislunar space, a domain of increased importance,“ said James Frith, AFRL’s program manager for Cislunar Space Domain Awareness, according to an Advanced Space statement.
Quelle: https://www.space.com/capstone-cubesat-moon-mission-launch-may
Der kleine CAPSTONE-Würfel ist bereit, nächsten Monat zu einer großen Mondmission zu starten
CAPSTONE soll zwischen dem 3. und 15. Mai starten.
Anfang nächsten Monats soll Rocket Lab eine wegweisende CubeSat-Mission starten, die das Artemis Return-to-the-Mond-Programm der NASA unterstützt.
Das Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment – gnädigerweise kurz CAPSTONE genannt – bringt bescheidene 55 Pfund (25 Kilogramm) auf die Waage. Dieses mikrowellengroße Raumschiff wird von Neuseeland aus an Bord einer Rocket Lab Electron-Rakete, die mit einer Lunar Photon-Oberstufe ausgestattet ist, geflogen.
Das Startfenster läuft vom 3. Mai bis zum 15. Mai.
Grundstein legen
Der CAPSTONE cubesat ist im Besitz und wird betrieben von Advanced Space in Westminster, Colorado, unterstützt durch das Space Technology Mission Directorate der NASA durch das Small Spacecraft Technology Program und durch das Human Exploration and Operations Mission Directorate durch das Advanced Exploration Systems Program.
„Wir sind sehr stolz auf die Fortschritte, die das CAPSTONE-Team gemacht hat“, sagte Bradley Cheetham, CEO von Advanced Space, gegenüber Space.com. „Durch diesen Prozess haben wir bereits enorm viel gelernt. Je näher der Start rückt, desto mehr werden wir daran erinnert, dass CAPSTONE erst der Anfang ist, um die Grundlagen für die nachhaltige Erforschung und Entwicklung des Mondes zu legen .“
Der zentrale Zweck von CAPSTONE besteht darin, die berechnete Orbitalstabilität einer nahezu geradlinigen Halo-Umlaufbahn (NRHO) um den Mond zu testen und zu verifizieren. Das ist die gleiche Umlaufbahn, die für das Lunar Gateway der NASA verwendet werden soll , die geplante kleine Raumstation, die Astronauten Zugang zur Mondoberfläche verschaffen wird.
Ein NRHO ist entweder ein Mitglied der L1- oder L2-Familie von Halo-Orbits und zeichnet sich durch günstige Stabilitätseigenschaften aus. Die meisten Halo-Umlaufbahnen sind dynamisch instabil, was bedeutet, dass eine Störung in der Position und/oder Geschwindigkeit eines Raumfahrzeugs mit der Zeit exponentiell zunimmt. Die NRHOs sind jedoch nahezu stabil, wobei einige „geringfügig stabil“ sind. NRHOs erfordern einen geringen Einsatz von Treibmittel für die Positionserhaltung, ähnlich wie bei anderen Halo-Umlaufbahnen.
Durch die Nutzung der genauen Punkte zwischen Erde und Mond, an denen die Schwerkraft von beiden ungefähr ausgeglichen ist, können Raumfahrzeuge in einem NRHO Energie sparen, um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten. Aufgrund seiner länglichen Form benötigt es auch weniger Treibstoff, um in die Umlaufbahn zu gelangen. CAPSTONE wird diese deutlich verlängerte und haloförmige Umlaufbahn mindestens sechs Monate lang testen und bewerten.
Die Umlaufbahn wird CAPSTONE alle sieben Tage innerhalb von 1.600 Kilometern (1.000 Meilen) von einem Mondpol auf seinem nahen Pass und 43.500 Meilen (70.000 km) von dem anderen Pol auf seinem Höhepunkt bringen. Im Vergleich zu eher kreisförmigen Umlaufbahnen erfordert ein solcher Weg weniger Antriebskapazität für Raumfahrzeuge, die zur und von der Mondoberfläche fliegen.
Kommunikation von Raumfahrzeug zu Raumfahrzeug
Eine weitere wichtige Aufgabe für CAPSTONE ist die Präsentation einer proprietären Navigationsfunktion namens Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS). Dazu werden Navigations- und Kommunikationssysteme von Raumfahrzeug zu Raumfahrzeug mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA evaluiert , der seit 2009 den Mond umkreist.
Die Absicht von CAPS ist es zu demonstrieren, dass zwei den Mond umkreisende Raumfahrzeuge kommunizieren und ihre Positionen unabhängig von der Erde verfolgen können, um ihren Platz im Weltraum zu bestimmen.
CAPSTONE wurde von Tyvak Nano-Satellite Systems, Inc., einer Terran Orbital Corporation in Irvine, Kalifornien, gebaut und getestet. Stellar Exploration ist der Anbieter des Antriebssubsystems.
Bandschneiden
Am 1. April hielt Advanced Space eine Einweihungszeremonie für seine Mission Operations Center Facility ab, komplett mit einem ausgestellten Satellitenmodell von CAPSTONE in Originalgröße.
An der Veranstaltung nahm Senator John Hickenlooper (D-Colorado), Vorsitzender des Senatsunterausschusses für Weltraum und Wissenschaft, teil. Ebenfalls anwesend war Jim Reuter, stellvertretender Administrator des Space Technology Mission Directorate der NASA, der CAPSTONE als „grundlegend“ für das Artemis-Programm der NASA bezeichnete und die Grenzen dessen, was kleine Raumfahrzeuge erreichen können, sprengte.
Hickenlooper sagte, dass CAPSTONE ein Beispiel dafür ist, was passiert, wenn die richtigen Leute zusammengebracht werden und sich auf orchestrierte, synchronisierte Weise bewegen, um Dinge zu erledigen.
„Ich denke, dass das Artemis-Programm der NASA dieses Land wirklich begeistern wird“, sagte Hickenlooper. „Wir stehen gewissermaßen in einem ernsthaften, sehr wichtigen Wettbewerb mit China und Russland .“
Hickenlooper sagte, es sei eine „alle Hände an Deck“-Situation, „wenn wir auf globaler Basis in Wissenschaft und Raumfahrt konkurrieren wollen“.
Militärisches Interesse
Anfang dieses Jahres schloss Advanced Space ein kooperatives Forschungs- und Entwicklungsabkommen (CRADA) mit dem US Air Force Research Laboratory (AFRL), dem Space Vehicles Directorate und der Spacecraft Technology Division ab, um Daten auszutauschen, die im Rahmen der CAPSTONE-Mission aus dem cislunaren Weltraum gesammelt wurden.
Der Schwerpunkt von CRADA liegt auf dem Austausch von Daten, die von CAPSTONE gesammelt wurden, während es zwischen Erde und Mond wandert. Die Möglichkeit, die von der Mission abgerufenen Daten zu analysieren, wird für zukünftige Missionsdesigns und Navigationsstrategien für Verteidigungs- und andere Kunden von Vorteil sein, sagten Militärbeamte.
Die CAPSTONE-Mission wird „unschätzbare Erkenntnisse liefern, um unser Bewusstsein für den Weltraumbereich des cislunaren Weltraums zu stärken, einem Bereich von zunehmender Bedeutung“, sagte James Frith, Programmmanager des AFRL für das cislunar Space Domain Awareness, laut einer Erklärung von Advanced Space.
Quelle: https://www.space.com/capstone-cubesat-moon-mission-launch-may
Christian Dauck 