NASA CAPSTONE任务:月球户外的探路者

来源:cnBeta | 2022-05-09 10:40:50 |

一个小型的CubeSat约有微波炉那么大,重量只有55磅(25公斤),它将作为第一个航天器来测试一个独特的椭圆月球轨道以作为月球自主定位系统技术操作和导航实验(CAPSTONE)的一部分。

作为月球门户(Gateway)的探路者,CAPSTONE是NASA Artemis计划的一部分,它将通过验证创新的导航技术和这种光环形轨道的动态以帮助减少未来航天器的风险。

该轨道--正式称为近直角光环轨道(NRHO)--明显是拉长的。它位于地球和月球引力的精确平衡点上,这为月球门户这样的长期任务提供了稳定性并且只需要最小的能量来维持。CAPSTONE的轨道还建立了一个位置--前往月球和其他地方的任务的理想集结地。该轨道将使CAPSTONE在接近月球一极时处于1000英里(1600公里)的范围内,并在每七天的峰值时距离另一极43,500英里(70,000公里),跟其他圆形轨道相比,这使其在月球表面飞行的推进能力要求较低。

在经过三个月的旅程到达目标目的地后,CAPSTONE将围绕月球这一区域运行至少六个月时间,以了解轨道的特性。具体来说,它将验证NASA的模型所预测的维持其轨道的动力和推进要求,这减少了后勤方面的不确定性。另外,它还将展示创新的航天器对航天器的导航解决方案的可靠性及跟地球的通信能力。NRHO除了覆盖月球南极外,还提供了无遮挡的地球视角的优势。

为了测试这些新的导航能力,CAPSTONE有第二个专用的有效载荷飞行计算机和无线电并将进行计算以确定CubeSat在其轨道上的位置。自2009年以来,NASA的月球勘测轨道器(LRO)一直在环绕月球以将作为CAPSTONE的参考点。其目的是让CAPSTONE跟LRO直接通信,并利用从这个交叉链接中获得的数据来测量其距离LRO有多远及两者之间的距离变化有多快,这反过来又决定了CAPSTONE在空间的位置。

这种点对点的信息将被用来评估CAPSTONE的自主导航软件。如果成功的话,这个被称为地月空间自主定位系统(CAPS)的软件将使未来的航天器能确定其位置,而不必完全依赖来自地球的跟踪。这种能力可以使未来的技术演示在没有地面支持的情况下自行执行并允许地面天线优先考虑有价值的科学数据,而非更常规的操作跟踪。

CAPSTONE计划不早于2022年5月由Rocket Lab的Electron从该公司在新西兰的1号发射场发射。CAPSTONE有一个非常雄心勃勃的时间表,它将展示关键的商业能力。NASA的合作伙伴将测试用于任务规划和操作的尖端工具,并为前往月球、火星和整个太阳系其他目的地的小型和更经济的空间和探索任务铺平道路并扩大机会。

关键词: 微型航天器 月球探路者 创新导航技术 自主定位系统


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