Lanzada la misión CAPSTONE de la NASA a la Luna

Por Daniel Marín, el 28 junio, 2022. Categoría(s): Artemisa • Astronáutica • Cohetes • Comercial • Lanzamientos • Luna • NASA ✎ 123

La NASA ha enviado a la Luna un satélite que, a pesar de su pequeño tamaño, es muy especial. El 28 de junio de 2022 a las 09:55 UTC la empresa Rocket Lab lanzó un cohete Electron dotado de una etapa superior Photon desde la rampa LC-1B de la península de Māhia, en Nueva Zelanda. La carga útil era el pequeño satélite CAPSTONE de la NASA, destinado a ser el primer artefacto que orbite la Luna en una órbita de tipo NRHO, similar a la que tendrá la estación orbital Gateway. Se trata de la primera misión del Electron fuera de la órbita baja. Además, el lanzamiento ha convertido al Electron en el cohete más pequeño que ha enviado un objeto a la Luna y también es la primera misión lunar que despega desde Nueva Zelanda. Es la primera sonda lunar de la NASA desde la misión LADEE lanzada en 2013. Este ha sido el 27º lanzamiento de un cohete Electron y el tercero de la etapa superior Photon.

Lanzamiento del Electron con CAPSTONE (Rocket Lab).

La etapa superior Photon con el satélite CAPSTONE se separó de la segunda etapa del electrón 20 minutos tras el lanzamiento a 250 kilómetros de altura. Durante los próximos seis días, el motor HyperCurie de la etapa Photon se encenderá repetidamente en siete ocasiones hasta alcanzar la velocidad de escape para enviar CAPSTONE a la Luna. Después, CAPSTONE seguirá una trayectoria balística de baja energía —o sea, de bajo consumo de combustible— o BLT (Ballistic Lunar Transfer) que se alejará 1,3 millones de kilómetros de la Tierra antes de regresar a las cercanías de nuestro satélite. Durante el camino, el satélite efectuará hasta seis maniobras de corrección de la trayectoria (TCM). Eso sí, la trayectoria balística tiene el inconveniente de su larga duración, ya que CAPSTONE tardará casi cuatro meses en llegar a la Luna. Otras sondas como THEMIS-ARTEMIS o GRAIL han empleado este tipo de trayectoria.

Misión CAPSTONE (NASA).
El pequeño CAPSTONE con los paneles solares desplegados antes del despegue (NASA).
El satélite CAPSTONE sobre la etapa Photon (Rocket Lab).

La maniobra de inserción orbital o NIM (NRHO Insertion Maneuver) colocará a CAPSTONE en la órbita NRHO y tendrá una Delta-V de unos 20 m/s. Luego se llevarán a cabo dos maniobras para corregir la órbita y alcanzar la NRHO precisa planeada. Posteriormente, CAPSTONE deberá ajustar su órbita cada seis o siete días para mantenerse en la NRHO. 21 meses tras el lanzamiento, CAPSTONE efectuará un encendido final (DM, Decommissioning Maneuver) para chocar contra la Luna —o quedarse en una órbita heliocéntrica—, eliminando la posibilidad de que colisione con la estación Gateway o los vehículos que se dirijan a este laboratorio lunar. Si finalmente impacta contra la Luna, lo hará en el polo norte a una velocidad de 2,35 km/s.

Trayectoria balística de CAPSTONE para alcanzar la Luna (NASA).
Órbita NRHO en coordenadas centradas en la Luna (izquierda) y en la Tierra (derecha) (NASA).
Dimensiones de CAPSTONE (Terran Orbiter).
Partes de CAPSTONE (NASA).

El satélite CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) tiene una masa de 27 kg y unas dimensiones de 50,1 x 33,0 cm, con una envergadura de 144,5 cm con los paneles solares desplegados (los paneles generan un máximo de 114 vatios). Pero, a pesar de su pequeño tamaño, se trata oficialmente de la primera misión espacial del programa Artemisa de la NASA. Una vez en las cercanías de la Luna, se colocará en una órbita elíptica NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit) de 1600 x 70 000 kilómetros y un periodo de siete días, con el apoastro sobre el polo sur lunar. Esta órbita será la misma que emplee la estación Gateway de la NASA. Las ventajas de esta órbita son, por un lado, una iluminación y comunicaciones con la Tierra casi permanentes, además de ser mejor para garantizar las comunicaciones con vehículos situados en los polos lunares al pasar más tiempo sobrevolando los mismos (no obstante, la razón última de elegir una órbita elíptica para el programa Artemisa es que el módulo de servicio de la nave tripulada Orión no tiene prestaciones suficientes para alcanzar una órbita baja alrededor de la Luna; en este sentido, la culpa no es de la ESA, fabricante del módulo de servicio, sino de las especificaciones originales de la Orión bajo el programa Constelación).

CAPSTONE antes del lanzamiento (NASA).
Emblema de la misión (Rocket Lab).
Etapa superior Photon (Rocket Lab).
La estación Gateway de la NASA estará situada en una órbita NRHO (NASA).

La pega de la órbita NRHO es que es inestable, por lo que una nave en esta órbita debe corregir continuamente su posición. Precisamente, el principal objetivo de la misión CAPSTONE es probar el software de navegación CAPS (Cislunar Autonomous Positioning System), concebido para mantener el satélite en la órbita NRHO con el mínimo gasto de combustible posible. CAPSTONE es un Cubesat 12U que ha sido construido por la empresa Advanced Space de Boulder (Colorado) para la NASA. Lleva además el sensor CSAC (Chip Scale Atomic Clock) con el propósito de medir continuamente la distancia a la sonda LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA, situada en una órbita lunar baja, y calcular así la órbita con precisión. Incorpora ocho propulsores de 0,25 newton de empuje de Stellar Innovation a base de hidrazina capaces de proporcionar una Delta-V total de 200 m/s. Para ello, CAPSTONE lleva 3,25 kg de hidrazina. Cuatro de los propulsores se usarán para control de posición y otros cuatro para maniobras de traslación, como la inserción en órbita lunar.

Etapa Photon con CAPSTONE (Rocket Lab).
Motor HyperCurie de Photon impreso en 3D (Rocket Lab).

El contrato para la construcción de CAPSTONE, con un coste de 13,7 millones de dólares, fue otorgado por la NASA en septiembre de 2019 a las empresas Advanced Space y Tyvak Nano-Satellite Systems, de Irvine (California). Tyvak se encargó de suministrar el bus Cubesat. El lanzamiento estaba inicialmente planeado de diciembre de 2020. El proyecto CAPSTONE está a cargo del programa SST (Small Spacecraft Technology), en el centro Ames de la NASA.

Cohete Electron (Rocket Lab).
Fases del lanzamiento (Rocket Lab).
Maniobras propulsivas para alcanzar la Luna (Rocket Lab).
Inserción de CAPSTONE y la etapa Photon en la cofia (Rocket Lab).
Traslado a la rampa (Rocket Lab).
Centro de lanzamiento en la península de Mahia (Rocket Lab).
Localización del centro espacial de la península de Mahia (Rocket Lab).
Listo para el despegue (Rocket Lab).
Despegue (NASA).


123 Comentarios

    1. “en la puerta del horno se quema el pan”

      La misión CAPSTONE paso lo que parecía lo mas riesgoso:
      el lanzamiento y despliegue en órbita NRHO.
      ahora el mundo esta en vilo
      porque hay un fallo en las telecomunicaciones entre la sonda y la Tierra.

  1. Si. Ha pegado un buen susto. Al poco de separarse de la etapa Proton de Rocketlab ha dejado de transmitir. Le han estado enviando comandos de reset a toda potencia y parece que ya esta de nuevo bajo control
    La estoy recibiendo con una señal muy buena de 25dB sobre ruido en su frecuencia nominal de 8465MHz. Ahora mismo a 543.000Km de la tierra
    Os pongo una imagen del espectrograma. Lo que aparece es el pico de la portadora principal. Esto no da para recibir datos y menos decodificarlos 😉
    https://www.dropbox.com/s/yqhdo7647q7je6d/Primera%20detecci%C3%B3n%20541Kkm%208%20jul%2022.JPG?dl=0

    Saludos
    Luis

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