PIEDRA ARQUITECTÓNICA

CAPSTONE ( Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment ) es un orbitador lunar que está probando y verificando la estabilidad orbital calculada para la estación espacial Lunar Gateway , ahora cancelada. La nave espacial es un CubeSat de 12 unidades que también está probando un sistema de navegación que mide su posición relativa al Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA sin depender de estaciones terrestres. Fue lanzado el 28 de junio de 2022, llegó a la órbita lunar el 14 de noviembre de 2022 y estaba programado para orbitar durante seis meses. El 18 de mayo de 2023, completó su misión principal de orbitar en la órbita de halo casi rectilínea durante seis meses, pero permanecerá en esta órbita, continuando con la realización de experimentos durante una fase de misión mejorada. ^{[ 5 ]} La NASA declaró su misión completada el 6 de julio de 2026, aunque Advanced Space continuará operando la nave espacial como banco de pruebas tecnológicas. ^{[ 6 ]}

La Lunar Gateway era una estación espacial en desarrollo que varias agencias espaciales nacionales estaban planificando desde al menos 2018, incluyendo la NASA , la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Se planeaba que la Gateway se ubicara en una órbita lunar novedosa que nunca se había utilizado hasta CAPSTONE, donde se esperaba que sirviera como centro de comunicaciones, laboratorio científico, módulo de habitabilidad a corto plazo y área de almacenamiento para rovers y otros robots. ^{[ 7 ]} La Gateway estaba destinada a desempeñar un papel importante en el programa Artemis de la NASA . Estos planes se cancelaron en marzo de 2026, cuando la NASA anunció que cancelaría los planes para la estación y, en su lugar, se centraría en desarrollar una base en la superficie lunar entre 2029 y 2036. ^{[ 8 ]}

Las simulaciones por computadora indicaron que esta órbita en particular —una órbita de halo casi rectilínea (NRHO)— ofrece estabilidad a largo plazo con bajos requerimientos de propulsor para el mantenimiento de la estación orbital, ^{[ 9 ]} mediante el uso de un punto de equilibrio preciso en las gravedades de la Tierra y la Luna que ofrece una trayectoria estable. ^{[ 10 ]}

El objetivo principal de la misión CAPSTONE es verificar las simulaciones teóricas de estabilidad orbital para la Gateway con una nave espacial real. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} CAPSTONE es la primera nave espacial en operar en un NRHO. ^{[ 10 ] [ 12 ]} La nave espacial también está probando un sistema de navegación llamado Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar (CAPS), ^{[ 13 ]} que mide su posición relativa al Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) de la NASA sin depender de estaciones terrestres. ^{[ 10 ]}

El orbitador es un CubeSat de 12 unidades . ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} El contrato de US$13,7 millones fue adjudicado a una empresa privada llamada Advanced Space, Boulder, Colorado , el 13 de septiembre de 2019 a través de un contrato federal de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas (SBIR). ^{[ 10 ] [ 12 ]} Advanced Space se encargó de la gestión general del proyecto y de algunas de las tecnologías clave de la nave espacial, incluido su sistema de navegación de posicionamiento CAPS, ^{[ 13 ]} mientras que Tyvak Nano-Satellite Systems , Irvine, California , desarrolló y construyó el bus de la nave espacial , ^{[ 10 ]} y Stellar Exploration, Inc. desarrolló sus sistemas de propulsión ^{[ 14 ]} que utilizaban hidracina . ^{[ 15 ]}

La NASA anunció el 14 de febrero de 2020 que CAPSTONE sería lanzado a bordo de un cohete Electron de Rocket Lab desde el nuevo sitio de lanzamiento de la compañía en el Puerto Espacial Regional del Atlántico Medio (MARS), Wallops Island , en Virginia . ^{[ 3 ]} El lanzamiento estaba programado para octubre de 2021, pero posteriormente se retrasó y se trasladó al lanzamiento desde Mahia, LC-1 en Nueva Zelanda. ^{[ 4 ] [ 16 ]} El contrato de lanzamiento con Rocket Lab tiene un valor de 9,95 millones de dólares estadounidenses, según la NASA. ^{[ 3 ]}

La nueva plataforma de lanzamiento de Rocket Lab en Virginia, denominada Complejo de Lanzamiento 2, se completó en 2019 y se esperaba que estuviera lista para dar soporte a lanzamientos en 2021. La compañía afirmó que las nuevas instalaciones darían soporte principalmente a las misiones Electron con cargas útiles del gobierno estadounidense. Sin embargo, la certificación del Sistema Autónomo de Terminación de Vuelo (AFTS) tardó más de lo previsto, lo que provocó que el sitio de lanzamiento se cambiara a Mahia. ^{[ 4 ]}

CAPSTONE se lanzó el 28 de junio de 2022. Tras separarse de la segunda etapa, la etapa de impulso Photon de Rocket Lab elevó el apogeo orbital a una órbita de transferencia lunar durante seis días mediante el encendido del motor bipropelente HyperCurie en el perigeo seis veces, seguido de la inyección translunar (TLI), tras lo cual la nave espacial CAPSTONE se desplegó en su viaje a la Luna. ^{[ 17 ]}

El 5 de julio de 2022, la NASA perdió contacto con la nave espacial poco después de separarse de Photon y declaró su intención de recuperar la comunicación bidireccional con la nave y continuar la misión. ^{[ 18 ]} El 6 de julio, los operadores de la misión restablecieron el contacto con la nave espacial. ^{[ 19 ]} Para el 30 de septiembre, CAPSTONE tenía energía positiva y una trayectoria estable hacia la Luna mientras los operadores de la misión trabajaban para recuperar el control de orientación de la nave espacial. ^{[ 20 ]} La causa principal del problema se redujo a una válvula en un propulsor que probablemente estaba parcialmente abierta, lo que producía empuje cada vez que el sistema de propulsión estaba presurizado. El 7 de octubre, el equipo cargó comandos de recuperación, detuvo el giro y recuperó el control de actitud completo de 3 ejes. Se mantuvo en la trayectoria para insertarse en su órbita objetivo. ^{[ 21 ]}

CAPSTONE utilizó una transferencia balística a la Luna en lugar de una transferencia Hohmann directa más convencional . ^{[ 22 ]} Si bien las trayectorias de este tipo tardan mucho más en llegar a su destino (alrededor de cuatro meses en este caso, en comparación con unos tres días utilizando una transferencia directa tradicional), reducen significativamente los requisitos de propulsión, lo que puede aumentar la masa entregada (alrededor de un 10-15% más de masa). ^{[ 23 ]} Después de ser eyectada de la órbita terrestre por una serie de encendidos de la etapa Photon, la nave espacial alcanzó una distancia de aproximadamente 1,5 millones de kilómetros, donde las perturbaciones del Sol se volvieron importantes. ^{[ 22 ]} Luego cayó de nuevo hacia la Tierra, interceptando la órbita de la Luna y finalmente entrando en NRHO alrededor de la Luna el 14 de noviembre de 2022.

Tras un viaje de tres meses a la Luna después de su lanzamiento, el satélite lunar CAPSTONE pasó seis meses recopilando datos durante esta demostración, volando a menos de 1600 km del Polo Norte de la Luna en su paso más cercano y a 70 000 km del Polo Sur en su paso más lejano. ^{[ 3 ] [ 24 ]}  

Animación de CAPSTONE

Alrededor de la Tierra

Alrededor de la Luna – Marco girando con la Luna – Vista frontal

Alrededor de la Luna – Marco girando con la Luna – Vista lateral

  Tierra · CAPSTONE · Luna      

El 7 de febrero de 2025, la NASA extendió su colaboración con Advanced Space hasta diciembre de 2025 para la misión CAPSTONE. Tras la exitosa demostración del sistema de navegación CAPS y la caracterización de una órbita de halo casi rectilínea alrededor de la Luna, la misión extendida pondrá a prueba y perfeccionará aún más CAPS utilizando comunicaciones con el Orbitador de Reconocimiento Lunar y la Red del Espacio Profundo de la NASA. La misión también apoyará la planificación de Artemis y Gateway mediante análisis operacionales y, en colaboración con el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, demostrará tecnologías de comunicaciones autónomas e interoperables para el entorno cislunar. ^{[ 25 ]}

• programa Artemis
• Lista de misiones a la Luna
• Puerta lunar