NASA 的微型 CAPSTONE 立方衛星開啟月球先鋒任務

該航天器將於 11 月中旬抵達月球軌道,以幫助為未來的月球軌道前哨站做準備

Illustration of the Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE)

地月自主定位系統技術操作和導航實驗 (CAPSTONE) 的示意圖

NASA 的微型 CAPSTONE 航天器已開始其漫長而具有歷史意義的月球之旅。

這顆 55 磅(25 公斤)的立方衛星今天(6 月 28 日)在 火箭實驗室的 Electron 助推器頂部發射升空,該助推器於美國東部時間凌晨 5:55(格林威治標準時間 0955;紐西蘭當地時間晚上 9:55)從該公司位於紐西蘭瑪希亞半島的 1 號發射場升空。

“發射非常棒,”NASA 發射服務辦公室主任布拉德利·史密斯說,他親臨現場觀看了這場夜間月球發射。


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CAPSTONE 正前往月球,它將在那裡測試 NASA 計劃用於其 Gateway 太空前哨站的軌道的穩定性。但 CAPSTONE 還需要一段時間才能到達目的地。

曲折的旅程

阿波羅任務大約三天就到達了月球。但那些著名的航天器是由 NASA 的土星五號火箭從地球發射升空的,那是曾飛行過的最強大的助推器。

相比之下,微波爐大小的 CAPSTONE(“地月自主定位系統技術操作和導航實驗”的縮寫)搭乘 59 英尺高(18 米)的 Electron 火箭離開地球,該火箭旨在將小型衛星送入地球軌道。因此,CAPSTONE 正在採取風景優美的路線。

CAPSTONE 是 Photon 的有效載荷,Photon 是火箭實驗室的航天器平臺,已整合到 Electron 兩級火箭的上級。今天發射後約九分鐘,Photon 和 CAPSTONE 與上級分離,進入近地軌道。

“完美的 Electron 發射!”火箭實驗室執行長彼得·貝克在 Twitter 更新中寫道。“月球 Photon 已進入近地軌道。”

在接下來的五天裡,Photon 將透過一系列發動機點火逐漸提升其軌道。發射六天後,Photon 將進行最後一次點火,這將使其速度提高到 24,500 英里/小時(39,500 公里/小時)——速度足夠快,可以逃離地球軌道並飛向月球。火箭實驗室代表在任務新聞資料袋中寫道,在點火後 20 分鐘內,Photon 將部署 CAPSTONE,您可以在此處找到該資料袋。

在接下來的幾個月裡,CAPSTONE 將偶爾點燃自己的推進器,使其保持在通往月球的高效、低能量軌道上。這顆立方衛星的路徑將使其距離地球遠達 810,000 英里(130 萬公里)——是 地月距離 的三倍多——然後被重力拉回。

最終,在 11 月 13 日,CAPSTONE 將把自己送入月球周圍的 近直線暈軌道 (NRHO),這是一個有趣但未經測試的空間位置。這項耗資 3000 萬美元的任務由位於科羅拉多州的 Advanced Space 公司為 NASA 領導。

為 Gateway 鋪平道路

NRHO 將使 CAPSTONE 在其最近的一次透過時,距離月球的一個極點 1,000 英里(1,600 公里)以內,而在其最遠點,距離另一個極點 43,500 英里(70,000 公里)。

任務工程師預計這個軌道將非常穩定:由於月球和地球的平衡引力,航天器應該不必燃燒太多燃料即可保持在 NRHO 中,研究人員說。這是 NASA 選擇它用於 Gateway 空間站 的主要原因之一,Gateway 空間站是該機構 阿爾忒彌斯計劃 月球探測的關鍵組成部分。Gateway 將作為載人和無人前往月球表面的短途旅行的出發點。NASA 計劃在 2024 年底發射這個小型月球軌道前哨站的核心元件。

但是,以前從未有航天器佔據過月球 NRHO,因此關於其穩定性的假設僅僅是假設。這就是 CAPSTONE 的用武之地。這顆立方衛星將在 NRHO 中至少停留六個月,評估其特性。

“我們進入這個軌道的原因是它非常穩定,而且也相對靠近月球,”NASA 約翰遜航天中心探索任務規劃辦公室主任努喬德·梅蘭西在 NASA 發射網路直播期間播出的影片中說。

梅蘭西說:“有了 CAPSTONE 作為探路者,它可以展示導航、制導、保持軌道所需的推進能力,我們可以真正從中提取數學模型,以驗證 Gateway、Orion 和阿爾忒彌斯任務的軌道。”

火箭實驗室新聞資料袋稱,CAPSTONE 任務“還將展示創新的導航解決方案,包括航天器到航天器的導航以及與地球地面站的單向測距能力”。

航天器到航天器的測試將與 NASA 的 月球勘測軌道飛行器 並行進行,該飛行器自 2009 年以來一直在繞月球飛行。

探索深空的私營公司

CAPSTONE 對於火箭實驗室來說是一個巨大的里程碑,火箭實驗室以前從未發射過深空任務。但如果一切按計劃進行,火箭實驗室將在不久的將來向遙遠的地方發射其他任務;這家總部位於加利福尼亞州的公司計劃在未來幾年內使用 Electron 和 Photon 發射至少一項 尋找生命的維納斯任務

CAPSTONE 也為其他方面的私人太空飛行開闢了道路。總部位於科羅拉多州的公司 Advanced Space 開發了這項任務並將運營它,併為此贏得了 NASA 2000 萬美元的合同。

其他商業機構也參與其中。兩家加利福尼亞公司——位於爾灣的 Terran Orbital Corp. 和位於聖路易斯奧比斯波的 Stellar Exploration, Inc.——分別建造了 CAPSTONE 立方衛星並提供了其推進系統。當然,火箭實驗室也護送這項任務踏上了前往月球的征程。

CAPSTONE 最初計劃在 5 月發射,但由於系統檢查和其他測試,發射被多次推遲。

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邁克·沃爾 自 2010 年以來一直為 Space.com 撰稿。他的關於尋找外星生命的書《Out There》於 2018 年 11 月 13 日出版。在成為一名科學作家之前,邁克爾曾擔任爬行動物學家和野生動物生物學家。他擁有澳大利亞悉尼大學進化生物學博士學位、亞利桑那大學學士學位和加利福尼亞大學聖克魯斯分校科學寫作研究生證書。

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