NASAは月に55ポンドの立方体衛星であるCapstoneを打ち上げます

2022年6月26日： 日曜日に、NASAはCAPSTONEの打ち上げに少なくとも1日の遅延を発表し、最終的なシステムチェックにより多くの時間を与えました。 記事が更新されました。

今後数年間で、NASAは月で忙しくなります。

巨大なロケットは、おそらく夏の終わりの前に、月の周りと後ろに宇宙飛行士なしでカプセルの上にあります。 ロボット着陸船のパレードは、特に極地に閉じ込められた水氷に関する一連の科学データを収集するために、月に実験を落とします。 今から数年後、最後のアポロ月面着陸から半世紀以上経って、宇宙飛行士がそこに戻ってきます。

これらはすべて、ギリシャ神話でアポロの双子の姉妹であったアルテミスにちなんで名付けられたNASAの21世紀の月のプログラムの一部です。

今週に一度、月に向かうアルテミスの最初のピースとして、CAPSTONEと呼ばれる宇宙船が打ち上げられます。 従うべきものと比較して、それはサイズと範囲が控えめです。

CAPSTONEには宇宙飛行士はいません。 宇宙船は非常に小さく、おおよそ電子レンジのサイズです。 このロボットプローブは月に着陸しません。

しかし、それは以前の月のミッションとは多くの点で異なります。 これは、NASAが惑星間飛行により良い影響を与えるために将来着手できる官民パートナーシップのモデルとして役立つ可能性があります。

「NASA​​は以前に月に行ったことがありますが、そのようにまとめられているかどうかはわかりません」と、NASAのミッションを運営するAdvancedSpaceのCEO兼社長であるBradleyCheethamは述べています。

打ち上げは月曜日に予定されていましたが、日曜日には、ロケットラボに提供するために打ち上げが少なくとも1日延期されました。 アメリカとニュージーランドの会社 これにより、CAPSTONEの軌道への飛行が節約され、最終的なシステムチェックにかかる時間が短縮されます。

「チームは、次の打ち上げの試みがいつになるかを決定するために、天候やその他の要因を評価している」とNASAは述べた。 ブログ投稿で。 「現在の期間中の次の打ち上げの機会は6月28日です。」

ミッションの正式名称は、Cislunar Autonomous GPS Technology Operations andNavigationExperienceです。 それは、有人宇宙ステーションが最終的にアルテミスの一部として建設される月周回軌道探査機として機能します。 ゲートウェイと呼ばれるこの前哨基地は、将来の乗組員が月面に進む前に停止するロードステーションとして機能します。

CAPSTONEは多くの点でNASAにとって珍しいものです。 たとえば、フロリダではなくニュージーランドの発射台にあります。 第二に、NASAはCAPSTONEを設計または構築しておらず、運用もしていません。 代理店はそれを所有していません。 CAPSTONEは、デンバー郊外に45人の従業員を抱えるAdvancedSpaceに属しています。

宇宙船はゆっくりですが効率的な月への道を進んでいます。 7月27日まで毎日打ち上げの機会があります。 それまでに宇宙船が地球から離陸した場合、離陸した日が何であれ、11月13日の同じ日に月の周りの軌道に到達します。

CAPSTONEの使命は、NASAが民間企業と新しい方法で協力し、より低コストでより迅速に追加機能を取得できるようにする取り組みを継続することです。

NASAの管理者であるビルネルソンは、次のように述べています。

2019年に署名されたCAPSTONEのNASAとのAdvanceSpace契約の費用は、2,000万ドルです。 CAPSTONEの宇宙への旅も小さくて安価です。ロケットラボを立ち上げるのに1,000万ドル弱です。

NASAの小型宇宙船技術プログラムの常務取締役であるクリストファー・ベイカーは、次のように述べています。 「比較的高速で比較的低コストです。」

それまで ベレシート、月に着陸するためのイスラエルの非営利団体による最小限の努力 2019年には、1億ドルの費用がかかりました。

「これは、地球を超えた商業的任務を促進するために私たちがどのように役立つことができるかについてのガイドとして見ています」とベイカー氏は言いました。

Cheetham氏は、CAPSTONEの主な使命は6か月続くことであり、さらに1年かかる可能性があると述べました。

収集されたデータは、ゲートウェイとして知られる月の前哨基地の計画者を支援します。

ドナルドJ大統領が

これにより、NASAは、月の周りの宇宙ステーションを、宇宙飛行士が月面に到達する方法の重要な部分にするようになりました。 そのような緩やかな場所は、彼らが月のさまざまな部分に到達するのをより簡単にするでしょう。

ゲートウェイは、現在2025年に予定されているArtemisの最初の着陸ミッションを使用しませんが、遅れる可能性があります。 しかし、その後のミッションはそうなります。

NASAは、この前哨基地を配置するのに最適な場所は、セミストレートハロー軌道として知られている場所であると判断しました。

コロナの軌道は、2つの物体（この場合は地球と月）の重力の影響を受ける軌道です。 2つの物体の衝撃により、軌道が非常に安定し、宇宙船が月の周りを周回するのに必要な燃料の量が減ります。

重力相互作用はまた、地球からの視線を見たときに軌道を約90度の角度に維持します。 （これは名前の半直線部分です。）したがって、この軌道にある宇宙船は、通信が遮断される月の後ろを通過することはありません。

ゲートが移動する軌道は、月の北極から約2,200マイルに位置し、南極を通過するときに44,000マイルを周回します。 月を一周するのに約1週間かかります。

基本的な数学の観点から、直線近くのハローの軌道などのエキゾチックな経路はよく理解されています。 しかし、これは宇宙船がこれまで行ったことのない軌道でもあります。

したがって、CAPSTONE。

ゲートウェイのプログラムディレクターであるダンハートマンは、次のように述べています。 「しかし、CAPSTONEペイロードセットを使用すると、モデルの検証を支援できます。」

実際には、正確な測位のために月の周りにGPS衛星がない場合、宇宙船を目的の軌道に維持するための最善の方法を見つけるには、試行錯誤が必要になる可能性があります。

「最大の不確実性は、あなたが実際にどこにいるかを知ることです」とチーサム氏は言いました。 「あなたは自分が宇宙のどこにいるのかを本当に知ることは決してありません。それで、あなたはそれがどこにあるのかを常に理解しています。

他のNASAミッションと同様に、CAPSTONEは次を使用して位置推定を三角測量します NASAのディープスペースネットワークからの信号 ラジオディッシュアンテナから、そして必要に応じて、月から最も遠い地点を通過した後、希望の軌道に向かって自分自身を推進します。

CAPSTONEは、その場所を見つけるための別の方法もテストします。 月の周りにGPSネットワークを構築するために時間と費用を費やす人はほとんどいないでしょう。 しかし、他の宇宙船があります NASAのルナーリコネサンスオービター、月を周回しており、今後数年間で到着する可能性が高くなります。 互いに通信することにより、異なる軌道にある宇宙船の艦隊は、本質的に、カスタムの全地球測位システム（GPS）システムを作成することができます。

Advanced Spaceはこの技術を7年以上開発してきましたが、今度はCAPSTONEでコンセプトをテストし、LunarReconnaissanceOrbiterを使用して信号を送受信します。 「時間の経過とともに両方の宇宙船を見つけることができるでしょう」とCheatham氏は言いました。

私がCAPSTONEの開発を始めたとき、Advanced Spaceはまた、コンピューターチップスケールの原子時計を宇宙船に追加し、その時間を地球から放送されているものと比較することにしました。 このデータは、宇宙船の位置を特定するのにも役立ちます。

Advanced SpaceはCAPSTONEを所有しているため、NASAの許可なしにこの変更を行う柔軟性がありました。 エージェンシーはまだそのようなプロジェクトで緊密に協力していますが、この柔軟性はAdvancedSpaceやNASAなどの民間企業の両方に恩恵をもたらす可能性があります。

「ベンダーと商業契約を結んでいたため、何かを変更する必要がある場合、政府の契約担当者の大規模な監査を受ける必要はありませんでした」とチーサム氏は述べています。 「速度の観点から役立ちました。」

反対に、Advanced Spaceはミッションの定額料金を交渉していたため、会社はNASAに行って追加の資金を要求できませんでした（Covid-19パンデミックによるサプライチェーンの遅延のために追加の支払いを受け取ったにもかかわらず）。 「コストサーチャージ」として知られる従来のNASA契約は、企業が費やした金額を支払い、その上に利益として受け取った料金を追加するため、コストを抑えるインセンティブはほとんどありません。

「事態が判明したとき、私たちはそれを非常に効率的に処理する方法を見つけ出さなければなりませんでした」とチーサム氏は言いました。

これは、NASAが以前のスペースシャトルよりもはるかに低コストで国際宇宙ステーションとの間で貨物や宇宙飛行士を輸送するElonMuskの会社SpaceXとの固定価格契約を使用するという成功した戦略に似ています。 SpaceXの場合、NASAの投資により、ペイロードや民間の宇宙飛行士を軌道に乗せることに関心のあるNASA以外のクライアントを引き付けることができました。

CAPSTONEまで、Advanced Spaceの作業は、宇宙船を構築して運用するのではなく、ほとんど理論的なものでした。軌道を分析し、カスタムGPS用のプログラムを作成していました。

同社はまだ実際には宇宙船を製造する事業を行っていません。 「私たちは宇宙船を購入しました」とチーサム氏は言いました。 「ここAdvancedで構築しているマシンはレゴだけだと人々に伝えています。レゴの膨大なコレクションがあります。」

過去20年間で、 CubeSatsとして知られる小型衛星が急増しました、より多くの企業が、各立方体のサイズが10センチメートルまたは4インチの標準化された設計に基づいて宇宙船を迅速に構築できるようにします。 CAPSTONEは最大規模で、12個のキューブのボリュームがありますが、Advanced Spaceは、大まかに言って、カリフォルニア州アーバインのTyvakNano-SatelliteSystemsから購入することができました。

これにはまだ多くの問題解決が必要です。 例えば、 ほとんどのCubeSats 低軌道では、地表から数百マイル上。 月は25万マイル近く離れています。

「誰も月にカップサットを持って飛んだことはありません」とチーサム氏は言いました。 「したがって、CubeSatを月に飛ばすためのラジオを作った人がいないことは理にかなっています。そのため、これらの詳細の多くに実際に飛び込み、実際にさまざまな人々と協力して、機能するシステムを入手する必要がありました。」

ゲートウェイプログラムのディレクターであるハートマン氏はCAPSTONEに興奮していますが、月の前哨基地を前進させる必要はないと述べています。 NASAは、最初の2つのゲートウェイユニットを構築する契約をすでに締結しています。 ESAも2つのユニットに貢献しています。

「それなしで飛べますか？」 ハートマン氏はCAPSTONEについて語った。 「はい。必須ですか？いいえ。」

しかし彼は、「モデルのエラーバーを減らすことができるときはいつでも、常に良いことだ」と付け加えた。

チーサム氏は、NASAまたは他の商業パートナーのいずれかのために、次に何が起こるか、おそらく月へのより多くのミッションを検討しています。 彼はまたそれ以上に考えています。

「私は火星に似た何かをどのように行うことができるかという考えに非常に魅了されています」と彼は言いました。 「私は個人的にも金星に非常に興味があります。彼は十分な注目を集めていないと思います。」