NASA lançará um cubo de 55 libras de pedra angular para a lua

26 de junho de 2022: No domingo, a NASA anunciou um atraso de pelo menos um dia no lançamento do CAPSTONE, o que permitirá mais tempo para testes dos sistemas finais. Artigo atualizado.

Nos próximos anos, a NASA estará ocupada na lua.

Um foguete gigante orbitará a lua com uma cápsula que não tem astronautas a bordo e provavelmente será carregado até o final do verão. O desfile de aterrissadores robóticos lançará experimentos que coletam dados científicos na lua, especialmente sobre gelo de água bloqueado em regiões polares. Agora, alguns anos depois, os astronautas estão de volta lá, mais de meio século depois que a última Apollo pousou na lua.

Todos eles fazem parte do Plano Lunar do Século 21 da NASA, em homenagem a Artemis, irmã gêmea de Apolo na mitologia grega.

Em breve nesta semana, a espaçonave Cape Stone deve lançar a primeira parte de Artemis para a lua. Comparado com os seguintes, é moderado em tamanho e propósito.

Não haverá astronautas em CAPSTONE. A espaçonave é muito pequena, grande o suficiente para um forno de micro-ondas. Esta sonda robô nem vai pousar na lua.

Mas isso é, em muitos aspectos, diferente da jornada pré-lunar. Ele servirá como modelo para uma parceria público-privada que poderá dar à NASA um melhor retorno em missões interplanetárias no futuro.

“A NASA já esteve na Lua antes, mas não sei se já esteve ligada dessa forma”, disse Bradley Seatham, executivo-chefe e presidente da Advanced Space, empresa que administra a missão da NASA.

O lançamento estava previsto para segunda-feira, mas no domingo, o lançamento atrasou pelo menos um dia para entregar o laboratório de foguetes, Uma empresa americana-neozelandesa Isso dá a jornada do CAPSTONE em órbita, dando mais tempo para fazer os testes finais do sistema.

“As equipes estão avaliando o clima e outros fatores para determinar a data do próximo lançamento do míssil”, disse a NASA. Em uma postagem do blog. “A próxima oportunidade de lançamento dentro do período atual é em 28 de junho.”

O nome completo do trabalho é Funções Técnicas do Sistema de Posicionamento Autônomo Cislunar e Testes de Penetração. Ele atuará como um batedor na órbita lunar, onde uma estação espacial do grupo será construída como parte do Artemis. O posto avançado, apelidado de Gateway, servirá como uma estação de rota para o futuro pessoal parar antes de continuar na superfície lunar.

Capstone é incomum para a NASA de várias maneiras. Por um lado, fica em uma plataforma de lançamento na Nova Zelândia, não na Flórida. Em segundo lugar, a NASA não projetou ou construiu o Capstone, nem o operou. A agência não possui. CAPSTONE é propriedade da Advanced Space com 45 funcionários nos subúrbios de Denver.

A espaçonave chegará em 13 de novembro, percorrendo um caminho lento, mas eficiente, até a lua. Se o foguete perder o momento de lançamento instantâneo devido a problemas climáticos ou técnicos, há chances adicionais até 27 de julho. Se a espaçonave partir, ela retornará à órbita da lua no mesmo dia: 13 de novembro.

A missão CAPSTONE continua os esforços da NASA para colaborar com empresas privadas de novas maneiras, na esperança de adquirir rapidamente recursos adicionais a baixo custo.

Bill Nelson, administrador da NASA, diz: “Esta é outra maneira de descobrir o que a NASA precisa e reduzir custos.

O contrato da Advance Space com a NASA para o CAPSTONE, assinado em 2019, vale US$ 20 milhões. A viagem de Capstone ao espaço é pequena e barata: menos de US$ 10 milhões para começar com o Rocket Lab.

“Será menos de US$ 30 milhões em três anos”, disse Christopher Baker, gerente de projetos da NASA para a tecnologia de pequenas naves espaciais. “Relativamente rápido e relativamente barato.”

Até Forsheet, uma tentativa israelense sem fins lucrativos de pousar na lua Em 2019, custará US$ 100 milhões.

“Eu vejo isso como uma invenção de como podemos ajudar as empresas além da Terra”, disse ele. disse Baker.

O objetivo principal do CAPSTONE é durar seis meses e provavelmente por mais um ano, disse o Dr. Seetham.

Os dados coletados ajudarão os planejadores em um posto lunar chamado Gateway.

Em 2017, o presidente Donald J. Quando Trump anunciou que a política espacial de seu governo era enviar astronautas de volta à lua, a palavra da moda na NASA era “reutilizável” e “estável”.

A NASA abriu o caminho para a criação de uma estação espacial ao redor da lua como uma parte importante de como os astronautas se aproximarão da superfície lunar. Tal posição tornaria mais fácil para eles alcançarem diferentes partes da lua.

A primeira missão de pouso Artemis está atualmente programada para 2025, mas provavelmente será adiada, o que não usará o gateway. Mas as próximas tarefas serão.

A NASA decidiu que o melhor lugar para colocar este posto avançado seria no que é chamado de órbita de halo linear.

As órbitas elípticas são afetadas pela atração gravitacional de dois corpos – neste caso, a Terra e a Lua. A influência dos dois corpos ajuda a tornar a órbita mais estável, reduzindo a quantidade de impulso necessária para manter a espaçonave orbitando a lua.

As interações gravitacionais mantêm a órbita em um ângulo de 90 graus da Terra à vista. (Esta é a parte linear do nome.) Portanto, uma espaçonave nesta órbita não vai atrás da lua, onde a comunicação é cortada.

A órbita do Gateway está a cerca de 2.200 milhas do Pólo Norte da Lua e gira mais de 44.000 milhas enquanto viaja sobre o Pólo Sul. Uma viagem ao redor da lua leva cerca de uma semana.

Em termos de matemática básica, caminhos atraentes, como a órbita elíptica perto da linha reta, são bem compreendidos. Mas esta é uma órbita que nenhuma espaçonave jamais viajou.

Assim, Capstone.

O gerente de programa da Gateway, Dan Hartman, disse: “Achamos que a categorizamos muito bem. Mas com essa carga útil específica, podemos ajudar a validar nossos modelos”.

Na prática, sem nenhum satélite do Sistema de Posicionamento Universal orbitando a lua, pode levar alguns testes e erros para descobrir como posicionar melhor a espaçonave na órbita desejada.

“A maior incerteza é realmente saber onde você está”, disse Seetham. “Estando no espaço, você não sabe realmente onde está, então sempre avalia onde está com alguma incerteza em torno disso.

Como outras missões da NASA, CAPSTONE usa sua posição para triangular uma estimativa Sinais da Deep Space Network da NASA antenas parabólicas e, se necessário, empurrar-se para a órbita desejada depois de passar o ponto mais distante da lua.

O CAPSTONE também testará um método alternativo de diagnóstico de sua condição. Não é possível para ninguém gastar tempo e dinheiro construindo uma rede GPS ao redor da lua. Mas existem outras naves espaciais, incluindo Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA, Circulando a lua e muito mais nos próximos anos. Ao comunicar-se entre si, um grupo de naves espaciais em diferentes órbitas pode configurar um GPS temporário em essência.

A Advanced Space desenvolve essa tecnologia há mais de sete anos e agora testará esse conceito com o Lunar Reconnaissance Orbiter, que envia sinais de um lado para o outro via CAPSTONE. “Nós podemos determinar onde as duas espaçonaves estão ao longo do tempo”, disse o Dr. Seetham.

Quando começou a criar o CAPSTONE, a Advanced Space decidiu adicionar um relógio atômico do tamanho de um chip de computador à espaçonave, comparando esse tempo com o tempo em que seria transmitido da Terra. Os dados também ajudarão a determinar a localização da espaçonave.

Como a Advanced Space é proprietária da Capstone, ela teve a flexibilidade de fazer essa alteração sem obter permissão da NASA. À medida que a empresa coopera mais estreitamente em tais projetos, essa flexibilidade será uma benção para empresas aeroespaciais e privadas avançadas, como a NASA.

“Como temos um acordo comercial com nossos fornecedores, quando temos que mudar alguma coisa, isso não precisa passar pela grande revisão das autoridades contratantes do governo”, disse o Dr. Seetham. “Ajudou com uma perspectiva de velocidade.”

Por outro lado, a empresa não conseguiu ir à NASA pedir mais dinheiro porque estava negociando uma taxa fixa para a missão do Espaço Avançado (embora tenha recebido dinheiro extra devido a atrasos na cadeia de suprimentos devido à epidemia de Covit-19). Os contratos tradicionais da NASA, conhecidos como “cost-plus”, dão às empresas um reembolso do dinheiro que gastam e, em seguida, uma taxa – um lucro – além disso, dando-lhes pouco incentivo para manter os custos sob controle.

“Uma vez que as coisas surgiram, tivemos que descobrir como lidar com elas de forma mais eficiente”, disse o Dr. Seetham.

Isso é semelhante à estratégia bem-sucedida da NASA de usar os acordos de preço fixo de Elon Musk com a SpaceX, que agora envia carga e astronautas para a Estação Espacial Internacional a um custo muito menor do que a própria espaçonave da agência. De acordo com a SpaceX, os investimentos da NASA ajudaram a atrair clientes não pertencentes à NASA e astronautas particulares em órbita interessados ​​em lançar cargas úteis.

Até Capstone, a tarefa do Espaço Avançado era em grande parte teórica – analisar órbitas e escrever seu software GPS temporário – e não construir e operar a espaçonave.

A empresa ainda não está no negócio de naves espaciais. “Compramos a espaçonave”, disse Seetham. “Digo às pessoas que Legos é o único hardware que construímos em uma empresa avançada. Temos uma grande coleção de logotipos.

Nas últimas duas décadas, Pequenos satélites chamados CubeSats proliferaram, Permite que várias empresas construam rapidamente a espaçonave com base em um design padrão de 10 centímetros ou quatro polegadas para cada cubo. Capstone tem 12 cubos de tamanho, mas a Advanced Space conseguiu comprá-lo da Irvine Divok Nano-Satellite Systems na Califórnia.

Ainda tinha muitos problemas para resolver. Por exemplo, A maioria dos cubos A Terra inferior está em órbita, algumas centenas de quilômetros acima da superfície. A lua está a quase um quarto de milhão de milhas de distância.

“Ninguém está voando um cubo na lua”, disse o Dr. Seetham. “Então faz sentido que ninguém tenha feito rádios para voar cubos na lua. Então, realmente tivemos que mergulhar para entender esses detalhes e realmente precisamos fazer parceria com duas pessoas diferentes para obter sistemas que funcionem.

O Gerente do Projeto Gateway, Sr. Hartmann está animado com Capstone, mas diz que não é necessário fazer progressos com o posto avançado lunar. A NASA já concedeu contratos para construir os dois primeiros módulos do Gateway. A Agência Espacial Europeia também contribui com dois volumes.

“Podemos voar sem ele?” Senhor. Hartman disse sobre CAPSTONE. “Sim. É obrigatório? Não.”

Mas ele acrescentou: “Você pode reduzir as barras de erro em seus modelos a qualquer momento, o que é sempre bom”.

Dr. Seetham está se perguntando se poderia haver mais viagens à Lua para a NASA ou outros parceiros de negócios. Ele também pensa longe.

“Estou muito curioso sobre como podemos fazer algo semelhante a Marte”, disse ele. “Estou realmente muito interessado em Vênus pessoalmente. Acho que não atraiu atenção suficiente.