CAPSTONE

CAPSTONE ir ASV uzņēmuma Advanced Space Mēness orbitālais aparāts. Tas ir paredzēts, lai izmēģinātu un pārbaudītu aprēķināto orbītas stabilitāti, kas plānota kosmosa stacijai Lunar Gateway. CAPSTONE kosmosā tika palaists 2022. gada 28. jūnijā Nacionālās aeronautikas un kosmosa administrācijas (NASA) uzdevumā. Īpašā Mēness orbītā tas pavadīs vairāk nekā sešus mēnešus.

Pārskats 
Lunar Gateway ir izstrādes stadijā esoša kosmosa stacija, ko kopš 2018. gada plāno vairākas nacionālās kosmosa aģentūras, tostarp NASA, Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA) un Kanādas Kosmosa aģentūra (CSA). Staciju plānots izvietot Mēness orbītā, kas iepriekš nav izmantota, kur, kā paredzēts, tā būs sakaru centrs, zinātnes laboratorija, īslaicīgas dzīvesvietas modulis, kā arī transportlīdzekļu un citu robotu turēšanas vieta. Lunar Gateway būs nozīmīga loma NASA Artemis programmā.

Datorsimulācijas liecina, ka šī konkrētā orbīta — gandrīz taisnlīniju orbīta (near-rectilinear halo orbit, NRHO) — nodrošina ilgtermiņa stabilitāti ar zemām degvielas prasībām stacijas orbītas uzturēšanai, izmantojot precīzu Zemes un Mēness gravitācijas līdzsvara punktu. kas piedāvā stabilu trajektoriju.

CAPSTONE misijas galvenais mērķis ir pārbaudīt Lunar Gateway teorētiskās orbitālās stabilitātes simulācijas ar īstu kosmisko aparātu. CAPSTONE būs pirmais kosmiskais aparāts, kas darbosies šajā unikālajā Mēness orbītā. Tas arī pārbaudīs navigācijas sistēmu ar nosaukumu Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS), kas mērīs tā pozīciju attiecībā pret zondi Lunar Reconnaissance Orbiter, nepaļaujoties uz zemes stacijām.

2019. gada 13. septembrī NASA  par 13,7 miljoniem ASV dolāru nolīga privātu uzņēmumu Advanced Space, noslēdzot federālo Mazo uzņēmumu inovāciju pētniecības (Small Business Innovation Research, SBIR) līgumu. 

Projektu pārvalda NASA Mazo kosmisko aparātu tehnoloģiju (Small Spacecraft Technology, SST) programma aģentūras Kosmosa tehnoloģiju misijas direktorātā. Uzlabotās izpētes sistēmas (Advanced Exploration Systems, AES) NASA Cilvēku pētniecības un operāciju misijas direktorātā finansēja CAPSTONE palaišanu un atbalsta misijas operācijas.
Advanced Space veic vispārējo projektu vadību un izstrādāja dažas no kosmiskā aparāta galvenajām tehnoloģijām, tostarp tās CAPS pozicionēšanas navigācijas sistēmu. Uzņēmums Tyvak Nano-Satellite Systems piegādāja kosmiskā aparāta platformu, kas veidota CubeSat 12U formā. Stellar Exploration izstrādāta dzinējsistēmu.

Lidojuma plāns 
CAPSTONE paredzēts izmantot ballistisko trajektoriju uz Mēnesi, nevis tradicionālo tiešo Hohmana trajektoriju. Lai gan šāda veida trajektorijas prasa daudz ilgāku laiku, lai sasniegtu galamērķi (šajā gadījumā aptuveni trīs mēneši, salīdzinot ar aptuveni trim dienām, izmantojot tradicionālo tiešo pārvietošanos), tās ievērojami samazina degvielas patēriņu, līdz ar to var palielināt derīgo kravu. Pēc Photon pakāpes manevru sērijas 
CAPSTONE tiks izmests no Zemes orbītas, un tas sasniegs aptuveni 1,5 miljonu kilometru attālumu, kur būtiskas kļūst Saules radītās perturbācijas. Pēc tam tas kritīs atpakaļ uz Zemi, pārtverot Mēness orbītu un beidzot 2022. gada 13. novembrī iekļūstot paredzētajā NRHO orbītā ap Mēnesi.

Lidojuma gaita 
CAPSTONE ar kosmisko velkoni Photon tika palaists  09:55:52 UTC ar nesējraķeti Electron no Rocket Lab starta laukuma Launch Complex 1 Jaunzēlandē.

Pēc atdalīšanas no otrās pakāpes Rocket Lab kosmiskais velkonis Photon pacēla orbītas apogeju Mēness pārejas orbītā sešu dienu laikā, sešas reizes iedarbinot HyperCurie dzinēju perigejā, kam sekoja manevrs, kas ievadīja kosmisko aparātu trajektorijā uz Mēnesi, un CAPSTONE atdalījās no Photon.

5. jūlijā NASA ziņoja, ka ir zaudēti sakari ar CAPSTONE neilgi pēc tā atdalīšanās no Photon. 6. jūlijā tika paziņots, ka misijas operatori ir atjaunojuši kontaktu ar kosmosa kuģi.

Vairāk nekā pusceļā uz Mēnesi 8. septembrī CAPSTONE iedarbināja miniatūro hidrazīna dzinēju, lai veiktu kursa korekcijas manevru. NASA paziņoja, ka dzinēja darbības laikā vai neilgi pēc tam kosmiskais aparāts piedzīvoja problēmas, izraisot tā kūleņošanu. CAPSTONE žiroskopi, kas paredzēti kosmiskā aparāta orientācijas kontrolei, nespēja pretoties kūleņošanas kustībai. Tad tika zaudēti sakari ar CAPSTONE. Pēc 24 stundām izdevās nodibināt sakarus, bet telemetrija rādīja, ka kosmiskais aparāts kūleņo, tā borta dators periodiski pārstartējas, un tiek patērēts vairāk enerģijas nekā saules baterijas spēj saražot.

Eksperti secināja, ka visticamākais notikušā iemesls bija problēma ar vārstu vienā no astoņiem orientācijas dzinējiem. Daļēji atvērtais vārsts radīja vilci ikreiz, kad dzinējsistēmā bija spiediens. 7. oktobrī komanda augšupielādēja programmatūras ielāpu, lai ņemtu vērā atvērta vārsta ietekmi. Kopš tā laika saņemtā telemetrija un novērojumu dati liecināja, ka pavadonis ir pārtraucis rotāciju un atguvis stāvokļa kontroli visās trīs asīs.

14. novembrī 00:38 UTC CAPSTONE iegāja Mēness orbītā. Īpašajā orbītā tam paredzēts pavadīt sešus mēnešus, vācot datus, palidojot 1600 km attālumā no Mēness ziemeļpola orbītas tuvākajā punktā un  km attālumā no dienvidpola vistālākajā punktā.

Atsauces

Ārējās saites 
 CAPSTONE Advanced Space
 What is CAPSTONE? NASA
 CAPSTONE Gunter Dirk Krebs

ASV kosmiskie aparāti
Mēness zondes