Місія CAPSTONE-2, про яку NASA оголосило в липні, перейшла до наступного етапу підготовки. Проєкт уже пройшов критичний аналіз конструкції (Critical Design Review), а NASA та компанія Advanced Space розкрили нові подробиці майбутньої місії. Два космічні апарати мають вирушити до Місяця наприкінці 2027 року та вперше випробувати автономні операції зі зближення і спільного маневрування в навколомісячному просторі.
Про місію CAPSTONE-2 ми докладно розповідали раніше. Якщо початкова місія CAPSTONE у 2022 році мала перевірити можливість експлуатації невеликого апарата на майже прямолінійній гало-орбіті (NRHO), то нова місія робить наступний крок: два апарати працюватимуть одночасно та вчитимуться самостійно визначати взаємне положення й виконувати маневри відносно один одного.
Від одного апарата до пари
Перший CAPSTONE був невеликим кубсатом масою близько 25 кілограмів. CAPSTONE-2 буде значно більшим: місія передбачає два однакові космічні апарати масою приблизно по 400 кілограмів кожен. Їх побудує Terran Orbital на базі платформи, що вже використовується та має досвід польотів.
Збільшення розмірів пов'язане не лише з необхідністю розмістити більше наукового та навігаційного обладнання. Апарати потребуватимуть значного запасу палива для виконання численних маневрів, необхідних під час випробувань зближення та польоту в парі.
Головне завдання CAPSTONE-2 — продемонструвати rendezvous and proximity operations (RPO), тобто технології зближення та маневрування космічних апаратів у безпосередній близькості один від одного. Один апарат виконуватиме роль «цілі», а другий — «переслідувача», після чого вони зможуть помінятися ролями.
Особливу складність становить навколомісячний простір. Тут на траєкторії апаратів одночасно впливають гравітаційні поля Землі та Місяця, тому навігація і планування маневрів значно складніші, ніж на низькій навколоземній орбіті.
Місячна орбіта стане випробувальним полігоном
Апарати вирушать до Місяця низькоенергетичною траєкторією. Вона дасть змогу заощадити паливо, але зробить переліт тривалішим. Під час цього етапу Advanced Space планує додатково випробовувати технології автономної навігації.
Після прибуття до Місяця обидва апарати вийдуть на майже прямолінійну гало-орбіту (NRHO). Саме на цій орбіті у 2022 році працював перший CAPSTONE, однак тепер вона використовуватиметься насамперед як зручний випробувальний полігон для операцій між двома апаратами.
Це важлива відмінність від початкової місії. CAPSTONE був своєрідним розвідником, який перевіряв особливості роботи на NRHO. CAPSTONE-2 використовує отриманий досвід для розв'язання наступного завдання — перевірити, чи зможуть кілька апаратів самостійно взаємодіяти один з одним у такому складному орбітальному середовищі.
Автономна навігація без постійних команд із Землі
Одним із ключових напрямів CAPSTONE-2 стане розвиток автономної навігації. NASA хоче зменшити залежність майбутніх космічних апаратів від постійних команд і вимірювань із Землі, щоб вони могли швидше реагувати на зміни власної траєкторії та положення відносно інших об'єктів.
До складу обладнання місії увійде нова версія радіосистеми Iris, розробленої Space Dynamics Laboratory. Вона отримає вдосконалені можливості визначення положення та часу, а також підтримку додаткових каналів зв'язку між апаратами.
NASA також збирається випробувати на CAPSTONE-2 технологію AstroNav — систему автономної навігації, призначену для роботи в далекому космосі. Агентство розглядає її як один з елементів майбутніх автономних космічних апаратів, яким потрібно буде самостійно оновлювати навігаційні дані без постійної залежності від команд із Землі.
Навіщо NASA знадобилося автономне зближення
Значення CAPSTONE-2 виходить далеко за межі однієї технологічної демонстрації. У міру розвитку місячної інфраструктури навколо Місяця одночасно працюватимуть різні космічні апарати: пілотовані кораблі, посадкові модулі, вантажні апарати, супутники зв'язку та навігаційні системи.
У такому середовищі їм буде потрібно не лише отримувати команди із Землі, а й безпечно взаємодіяти один з одним. Автономне визначення положення, зближення та виконання маневрів можуть стати основою для майбутніх операцій зі стикування, обслуговування та переміщення космічних апаратів.
Водночас NRHO у CAPSTONE-2 використовується саме як випробувальне середовище. NASA більше не розглядає цю орбіту в колишньому контексті обов'язкової інфраструктури Gateway, тому пов'язувати нову місію виключно з підготовкою до Gateway було б некоректно.
Наступний крок після CAPSTONE
Початкова місія CAPSTONE завершила основну роботу NASA у червні 2026 року, однак Advanced Space продовжує використовувати апарат для додаткових випробувань. Отриманий за кілька років експлуатації досвід тепер використовується під час створення наступної версії місії.
CAPSTONE-2 розрахована щонайменше на два роки роботи після виходу на місячну орбіту. NASA оцінює свою частину витрат на місію трохи менш як у 100 мільйонів доларів без урахування запуску.
Якщо CAPSTONE довела, що невеликий апарат здатний працювати на незвичайній навколомісячній орбіті, то CAPSTONE-2 має перевірити значно складнішу концепцію — автономну взаємодію кількох космічних апаратів поблизу Місяця. Саме такі технології можуть знадобитися, коли навколомісячний простір із експериментальної зони поступово перетвориться на робоче середовище для постійних місій.
