Миссия CAPSTONE-2, о которой NASA объявило в июле, перешла к следующему этапу подготовки. Проект уже прошёл критический анализ конструкции (Critical Design Review), а NASA и компания Advanced Space раскрыли новые подробности будущей миссии. Два космических аппарата должны отправиться к Луне в конце 2027 года и впервые испытать автономные операции сближения и совместного маневрирования в окололунном пространстве.
О миссии CAPSTONE-2 мы подробно рассказывали ранее. Если первоначальный аппарат CAPSTONE в 2022 году должен был проверить возможность эксплуатации небольшого аппарата на почти прямолинейной гало-орбите (NRHO), то новая миссия делает следующий шаг: два аппарата будут работать одновременно и учиться самостоятельно определять взаимное положение и выполнять маневры относительно друг друга.
От одного аппарата к паре
Первый CAPSTONE представлял собой небольшой кубсат массой около 25 килограммов. CAPSTONE-2 будет существенно крупнее: миссия предусматривает два одинаковых космических аппарата массой примерно по 400 килограммов каждый. Их построит Terran Orbital на базе уже используемой и проверенной платформы.
Увеличение размеров связано не только с необходимостью разместить больше научного и навигационного оборудования. Аппаратам потребуется значительный запас топлива для выполнения многочисленных маневров, необходимых при испытаниях сближения и полета в паре.
Главная задача CAPSTONE-2 — продемонстрировать rendezvous and proximity operations (RPO), то есть технологии сближения и маневрирования космических аппаратов в непосредственной близости друг от друга. Один аппарат будет выступать в роли «цели», а второй — «преследователя», после чего они смогут поменяться ролями.
Особую сложность представляет окололунное пространство. Здесь на траектории аппаратов одновременно влияют гравитация Земли и Луны, поэтому навигация и планирование маневров существенно сложнее, чем на низкой околоземной орбите.
Лунная орбита станет испытательным полигоном
Аппараты отправятся к Луне по низкоэнергетической траектории. Она позволит экономить топливо, но сделает перелет более продолжительным. Во время этого этапа Advanced Space планирует дополнительно проверять технологии автономной навигации.
После прибытия к Луне оба аппарата выйдут на почти прямолинейную гало-орбиту (NRHO). Именно на этой орбите в 2022 году работал первый CAPSTONE, однако теперь она будет использоваться прежде всего как удобный испытательный полигон для операций между двумя аппаратами.
Это важное отличие от первоначальной миссии. CAPSTONE был своего рода разведчиком, проверявшим особенности работы на NRHO. CAPSTONE-2 использует полученный опыт для решения следующей задачи — проверки того, смогут ли несколько аппаратов самостоятельно взаимодействовать друг с другом в такой сложной орбитальной среде.
Автономная навигация без постоянных команд с Земли
Одним из ключевых направлений CAPSTONE-2 станет развитие автономной навигации. NASA хочет уменьшить зависимость будущих космических аппаратов от постоянных команд и измерений с Земли, чтобы они могли быстрее реагировать на изменения собственной траектории и положения относительно других объектов.
В состав оборудования миссии войдет новая версия радиосистемы Iris, разработанной Space Dynamics Laboratory. Она получит улучшенные возможности определения положения и времени, а также поддержку дополнительных каналов связи между аппаратами.
NASA также собирается испытать на CAPSTONE-2 технологию AstroNav — систему автономной навигации, предназначенную для работы в глубоком космосе. Агентство рассматривает её как один из элементов будущих автономных космических аппаратов, которым потребуется самостоятельно обновлять навигационные данные без постоянной зависимости от наземных команд.
Зачем NASA понадобились автономные сближения
Значение CAPSTONE-2 выходит далеко за рамки одной технологической демонстрации. По мере развития лунной инфраструктуры вокруг Луны одновременно будут работать различные космические аппараты: пилотируемые корабли, посадочные модули, грузовые аппараты, спутники связи и навигационные системы.
В такой среде им потребуется не только получать команды с Земли, но и безопасно взаимодействовать друг с другом. Автономное определение положения, сближение и выполнение маневров могут стать основой для будущих операций по стыковке, обслуживанию и перемещению космических аппаратов.
При этом NRHO в CAPSTONE-2 используется именно как испытательная среда. NASA больше не рассматривает эту орбиту в прежнем контексте обязательной инфраструктуры Gateway, поэтому связывать новую миссию исключительно с подготовкой к Gateway было бы некорректно.
Следующий шаг после CAPSTONE
Первоначальный CAPSTONE завершил основную работу NASA в июне 2026 года, однако Advanced Space продолжает использовать аппарат для дополнительных испытаний. Полученный за несколько лет эксплуатации опыт теперь используется при создании следующего поколения миссии.
CAPSTONE-2 рассчитана как минимум на два года работы после выхода на лунную орбиту. NASA оценивает свою часть расходов на миссию чуть менее чем в 100 миллионов долларов без учета запуска.
Если CAPSTONE доказала, что небольшой аппарат способен работать на необычной окололунной орбите, то CAPSTONE-2 должна проверить гораздо более сложную концепцию — автономное взаимодействие нескольких космических аппаратов вблизи Луны. Именно такие технологии могут потребоваться, когда окололунное пространство из экспериментальной зоны постепенно превратится в рабочую среду для постоянных миссий.
