Una piccola sonda chiamata CAPSTONE verrà inviata sulla Luna per studiare l’efficienza dell’orbita halo su cui si posizionerà il Lunar Gateway.
Un CubeSat delle dimensioni di un forno a microonde e del peso 25 kg sarà il primo veicolo spaziale a testare un’orbita lunare ellittica unica come parte del “Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment” (CAPSTONE). Come esperimento di studio per il Lunar Gateway, un avamposto che sarà messo in orbita attorno alla luna come parte del programma Artemis della NASA, CAPSTONE aiuterà a ridurre i rischi per i futuri veicoli spaziali testando tecnologie di navigazione innovative e verificando la dinamica dell’orbita denonimata “halo”.
Dopo un viaggio di tre mesi verso la sua destinazione, CAPSTONE orbiterà attorno alla Luna per almeno sei mesi e studierà le caratteristiche di questa particolare traiettoria. In particolare, convaliderà i requisiti di potenza e propulsione per mantenere la sua orbita come previsto dai modelli della NASA, riducendo le incertezze logistiche. Dimostrerà inoltre l’affidabilità delle innovative soluzioni di navigazione nonché le capacità di comunicazione con la Terra.
L’orbita di tipo halo
Nota come “orbita ad alone quasi rettilineo” (o NRHO), è una tipologia di traiettoria significativamente allungata. La sua posizione, posta in un preciso punto di equilibrio tra la gravità della Terra e della Luna, offre molta stabilità per le missioni a lungo termine come il Lunar Gateway e richiede un’energia molto bassa per il suo mantenimento. L’orbita di CAPSTONE stabilirà anche se quella è una posizione ideale per le missioni sulla Luna.
Questa traiettoria porterà infatti CAPSTONE entro i 1600 km da un polo lunare nel suo passaggio più vicino e 70000 km dall’altro polo nel suo apice ogni sette giorni, richiedendo una capacità di propulsione inferiore per i veicoli spaziali che volano da e verso la superficie della Luna rispetto ad altre orbite circolari. Se fosse osservata dalla Terra, l’orbita di CAPSTONE traccerebbe ripetutamente un ovale attorno alla Luna mentre la navicella si sposta dal Polo Nord lunare al Polo Sud lunare.
E la NASA ha grandi progetti per questo tipo unico di orbita. Gli ingegneri prevedono che consentirà loro di parcheggiare veicoli spaziali più grandi, inclusa la prossima stazione spaziale lunare, in orbita attorno alla Luna per circa 15 anni.
Per testare queste nuove capacità di navigazione, CAPSTONE dispone di un secondo computer di volo e radio dedicato che eseguirà calcoli per determinare dove si trova il CubeSat nel suo percorso orbitale. Essendo in orbita intorno alla Luna dal 2009, il Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della NASA fungerà da punto di riferimento per CAPSTONE. L’intenzione è che CAPSTONE comunichi direttamente con LRO e utilizzi i dati ottenuti da questo collegamento incrociato per misurare quanto è lontano da LRO e quanto velocemente cambia la distanza tra le due sonde, che a sua volta determinerà la posizione di CAPSTONE nello spazio.
Circa sei giorni dopo il lancio, CAPSTONE inizierà il suo trasferimento di quattro mesi verso la Luna accendendo i suoi propulsori. Dopo un paio di ulteriori manovre di correzione e una critica che inserirà il veicolo spaziale nell’NRHO, il veicolo spaziale accenderà i suoi propulsori, quando necessario, per mantenere l’orbita, consentendo alla NASA di comprenderne la dinamica orbitale per almeno sei mesi.
Il lancio della sonda è previsto entro la fine del mese di maggio.
Riferimenti:NASA
