WASHINGTON – Ein Jahr nach seinem Start funktioniert ein privater, von der NASA finanzierter Cubesat, der den Mond umkreist, weiterhin gut und liefert Daten zur Unterstützung der Artemis-Mondforschungsbemühungen der Agentur.
Die Raumsonde Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE) des Colorado-Startups Advanced Space begann im vergangenen Juli nach ihrem Start mit einer Rocket Lab Electron-Rakete ihre Reise zum Mond. Nachdem die Kommunikations- und Triebwerksprobleme überwunden waren , betrat die Raumsonde im November eine nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn (NRHO) um den Mond .
CAPSTONE hat eine sechsmonatige Hauptmission in dieser Umlaufbahn abgeschlossen und befindet sich nun in einer „erweiterten“ Mission, die mindestens ein Jahr dauern soll. „Für uns besteht die erweiterte Mission eigentlich nur darin, uns auf weitere Automatisierungsexperimente zu konzentrieren und zu versuchen, mehr Daten zu sammeln“, sagte Brad Cheetham, Geschäftsführer von Advanced Space, in einem Interview. „Wir können einige neue Dinge ausprobieren. Wir können bis an die Grenzen gehen.“
Seit ihrer Ankunft auf dem Mond funktioniert die Raumsonde gut und weist nur geringfügige technische Probleme auf. „Wir haben viele Herausforderungen gemeistert, um zum Mond zu gelangen“, sagte er. „Als wir dort ankamen, gewöhnten wir uns an einen Betriebsrhythmus, der wirklich dazu beitrug, viele der Analysen zu beeinflussen, die das Gateway-Team im Johnson Space Center und andere durchführen, um zu lernen, wie man dort arbeitet.“
Die NASA finanzierte die Entwicklung von CAPSTONE, um die Stabilität von NRHO zu testen, das vom Mond-Gateway verwendet wird, das die Agentur und internationale Partner im Laufe mehrerer Artemis-Missionen entwickeln werden. Dazu gehören auch Erkenntnisse darüber, wie man Stationsmanöver zur Aufrechterhaltung der Umlaufbahn durchführt und wie man eine Navigation durchführt.
Cheetham beschrieb die Beziehung seines Unternehmens zum Gateway-Programm der NASA, das vor der Entwicklung von CAPSTONE stattfand, als „phänomenal“. „Die Teamarbeit zwischen der Analyse für Gateway und der Planung für CAPSTONE verlief nahezu reibungslos“, sagte er mit einem Informationsaustausch, der sowohl die Planung für Gateway als auch den Betrieb von CAPSTONE unterstützte. „Dieses Hin und Her war, als wäre es fast ein Team.“
Advanced Space hat CAPSTONE auch zum Testen autonomer Navigationstechnologien eingesetzt. Nach mehreren Versuchen stellte die Raumsonde eine Vernetzung mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter her und testete damit den „CAPS“-Teil des Missionsnamens. Sie haben auch eine Atomuhr im Chip-Maßstab auf dem CubeSat verwendet, um seinen Standort mithilfe von Zeitinformationen aus Signalen zu bestimmen, die von Bodenstationen mit ihm verbunden wurden.
Die Erfahrungen von CAPSTONE werden Advanced Space bei seiner nächsten Raumschiffmission namens Oracle für das Air Force Research Laboratory unterstützen. Das Unternehmen erhielt im November 2022 von AFRL einen Auftrag über 72 Millionen US-Dollar für die Entwicklung eines Kleinsatelliten, der früher als Cislunar Highway Patrol System bekannt war, um den cislunaren Raum zu überwachen und Positionierungs- und Navigationstechniken außerhalb der Erdumlaufbahn zu demonstrieren.
„Wir wissen, was diese Systeme können und wo sie möglicherweise Probleme haben“, sagte er und ermöglichte dem Unternehmen, sich auf neue Aspekte der Mission zu konzentrieren. „Wir werden wirklich in der Lage sein, unsere Aufmerksamkeit auf die neuen Dinge zu richten, die sich von CAPSTONE unterscheiden, oder auf die Dinge, die potenziell schwieriger sind.“
Neben dem Betrieb von CAPSTONE und der Entwicklung von Oracle gab Advanced Space kürzlich bekannt, dass es ESCAPADE unterstützt, eine Kleinsatellitenmission der NASA zur Untersuchung der Interaktion des Mars mit dem Sonnenwind, mit Missionsdesign und Navigation. Es ist auch Teil eines von Draper geleiteten Teams, das einen NASA Commercial Lunar Payload Services Award für die Landung eines Raumschiffs auf der anderen Seite des Mondes gewonnen hat.
CAPSTONE könnte unterdessen weit über die einjährige erweiterte Mission hinaus operieren. Cheetham sagte, die größte Sorge seien die Auswirkungen der Strahlung auf die Elektronik des Raumfahrzeugs, insbesondere wenn sich die Sonne dem Höhepunkt ihres 11-jährigen Aktivitätszyklus nähere. Fehlerschutzsysteme auf dem CubeSat haben ihn bisher von mehreren strahlungsbedingten Störungen wiederhergestellt, aber es ist ungewiss, wie viel von der Gesamtdosis diese Systeme aufnehmen können, bevor sie sich verschlechtern.
Treibstoff, fügte er hinzu, sei kein Problem. „Wir verfügen über reichlich Delta-V-Spielraum und sind bei der Bereitstellung effizient geworden“, sagte er. „Als Mission, die von Orbitalmechanikern geleitet und verwaltet wird, haben wir reichlich Treibstoff. Uns wird im Rahmen des Programms nicht der Treibstoff ausgehen.“