В рамках программы «Артемида» запланировано создание обитаемой станции на орбите вокруг Луны. Поскольку гравитационное поле спутника Земли имеет сильные локальные возмущения, продолжительное пребывание аппаратов на окололунных орбитах затруднительно. Для проверки одной из возможных стабильных траекторий NASA запустило миссию CAPSTONE, однако почти сразу после отделения от разгонного блока связь с зондом пропала.
Запуск аппарата CAPSTONE успешно состоялся 28 июня на ракете Rocket Lab Electron с космодрома Махия в Новой Зеландии. В течение последующих шести дней разгонный блок Photon провел несколько корректировок траектории, поднимая апогей орбиты примерно до 1,3 миллиона километров. Затем, 4 июля, произошло отделение полезной нагрузки, и зонд продолжил движение по баллистической переходной траектории на окололунную орбиту (BLT, ballistic lunar transfer).
Однако уже на следующий день Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) сообщило, что коммуникация с аппаратом нарушена. Система дальней космической связи (DSN) успешно обменялась данными с зондом CAPSTONE лишь однажды (станция в Мадриде, Испания). Второй сеанс, уже с антеннами в Голдстоуне, Калифорния, в NASA назвали частично успешным. Связь удалось восстановить лишь 6 июля, но причины сбоя пока не известны.
Экран статуса системы дальней космической связи NASA, на котором видно, что одна из «тарелок» в Голдстоуне успешно обменивается данными с CAPSTONE 6 июля
Источник изображения: NASA
На основе имеющейся информации специалисты NASA установили, что аппарат находится на расчетной траектории, а его системы (за исключением связи) работают исправно: солнечные панели раскрылись, бортовой аккумулятор заряжается. Запланированное на пятое число включение двигателей пришлось отложить, но у CAPSTONE на борту достаточно топлива, чтобы провести коррекцию траектории позднее. На момент написания этой новости NASA не сообщало никаких подробностей о причинах неполадок системы связи. Программный это сбой или аппаратный — предстоит узнать в ближайшие дни.
Тем не менее управляющая миссией команда считает, что первую коррекцию траектории можно безопасно провести уже сегодня, 7 июля. Результаты маневра еще не публиковали; по плану он должен был начаться в 18:30 по московскому времени.
Визуализация «Почти прямолинейной гало-орбиты»: в центре — Земля, ближе к зрителю — Луна, белая линия — движение CAPSTONE и лунной станции Lunar Gateway (LOP-G)
Источник изображения: NASA
Название CAPSTONE расшифровывается как Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment — «Эксперимент по эксплуатации и навигации окололунной автономной системы позиционирования». Задача миссии — удостовериться, что окололунную обитаемую станцию Lunar Gateway можно расположить на новом типе орбиты. Называется она «почти прямолинейная гало-орбита» (near-rectilinear halo orbit, NRHO), и теоретически у нее есть множество плюсов. Благодаря хитрому использованию гравитационного влияния одновременно Луны, Земли и Солнца на такой траектории аппарат может долгое время находиться без существенных затрат топлива.
Еще одна хитрость орбитальной механики, которую использует CAPSTONE, — баллистический переход с околоземной орбиты на NRHO. Он идеально подходит для беспилотных аппаратов, поскольку, опять же, за счет эксплуатации гравитационных возмущений от Луны, Земли и Солнца позволяет добраться в окололунное пространство, сэкономив огромное количество топлива. Правда, занимает такой полет немалые четыре с лишним месяца. Зато в ту же массу зонда получается уместить больше полезной нагрузки вроде научных приборов и ретрансляторов.
Для CAPSTONE инженерной и научной целью станет отработка навигации в окрестностях Луны и на ее поверхности без использования наземных и околоземных станций связи. Для этого аппарат будет отслеживать свое положение в пространстве за счет другого зонда — Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), который работает с 2009 года.
Хотя CAPSTONE представляет собой кубсат форм-фактора 12U — то есть он примерно равен микроволновке по размеру и обладает массой порядка 25 килограммов, — де-факто это первая полноценная миссия в рамках программы «Артемида». Что интересно, создание, запуск и управление аппаратом NASA полностью «отдало на аутсорс» коммерческому подрядчику. И это тоже крайне характерно для новой лунной программы Соединенных Штатов Америки.