La NASA y sus socios buscan construir una estación espacial lunar a finales de esta década como parte del ambicioso programa Artemis, pero antes de que eso pueda suceder, una sonda del tamaño de un microondas deberá realizar tareas importantes en una órbita lunar única y prometedora.
Si todo sale según lo planeado, el satélite CAPSTONE se lanzará a finales de este mes y se convertirá en el primer dispositivo construido por el hombre en operar en una órbita de halo casi rectilínea (NRHO). Acercándose alrededor de esta órbita altamente elíptica, el cubesat de 25 kilogramos, propiedad y operado por Advanced Space con sede en Colorado, se desplazará unos 76.000 km desde el polo norte de la Luna, pero llegará a 3.400 km del polo opuesto durante su máxima aproximación. Una órbita completa toma alrededor de una semana.
Los modelos sugieren que NRHO es ideal para naves espaciales, ya que requerirá menos combustible que las órbitas “convencionales”, al tiempo que permite un contacto constante con la Tierra. La NASA lo describe muy bien: “Este CubeSat de búsqueda de caminos prácticamente podrá relajarse y descansar en un punto dulce gravitatorio en el espacio, donde la atracción de la gravedad de la Tierra y la Luna interactúan para permitir una órbita casi estable, permitiendo que la física haga la mayor parte del trabajo de mantenerlo en órbita alrededor de la Luna”.
No es casualidad que esta sea la órbita elegida para el próximo Lunar Gateway, un puesto de avanzada orbital que permitirá a la NASA y sus socios establecer una presencia a largo plazo en la Luna. Esta órbita tendría el beneficio adicional de “permitir que Gateway tenga comunicaciones óptimas con futuras misiones Artemis que operen en la superficie lunar, así como de regreso a la Tierra”, dijo Elwood Agasid, subdirector del programa de Tecnología de Naves Espaciales Pequeñas en el Centro de Investigación Ames de la NASA. “Esto podría desbloquear nuevas oportunidades para futuros esfuerzos de exploración y ciencia lunar”.
Esta misión de 13,7 millones de dólares financiada por la NASA, conocida formalmente como Experimento de Navegación y Operaciones de Tecnología del Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar, es una prueba de confianza para ver cómo le va a la nave espacial en esta órbita, y también para probar un sistema de navegación autónomo desarrollado por Advanced Space. Otros socios privados de la NASA para la misión CAPSTONE incluyen Tyvak Nano-Satellite Systems, que es responsable de la plataforma cubesat, y Stellar Explorations, que proporciona el sistema de propulsión de CAPSTONE.
Se espera que CAPSTONE se lance a finales de este mes sobre un cohete Electron, que partirá del Complejo de Lanzamiento 1 de Rocket Lab en Nueva Zelanda. Rocket Lab apareció en los titulares a principios de este mes al usar un helicóptero para atrapar un cohete propulsor que caía, pero este lanzamiento representa un nuevo desafío, ya que marca el primer intento de la compañía de lanzar una carga útil más allá de la órbita terrestre baja. La misión también verá el primer uso de la segunda etapa Photon de Rocket Lab, que enviará el cubesat en su trayectoria hacia la Luna. CAPSTONE dará la vuelta a la Tierra en órbitas cada vez más amplias hasta que logre una órbita de transferencia con la Luna, en un viaje que tardará aproximadamente cuatro meses en completarse.
“CAPSTONE se controlará y mantendrá con precisión y se beneficiará enormemente de la física casi estable de su órbita de halo casi rectilínea”, dijo Agasid. “Las quemas [una serie de maniobras de ‘limpieza’] se cronometrarán para dar a la nave espacial un impulso adicional a medida que aumenta el impulso de forma natural; esto requiere mucho menos combustible de lo que requeriría una órbita más circular”.
Los modelos sugieren que NRHO es ideal para naves espaciales, pero CAPSTONE “ayudará a reducir el riesgo para futuras naves espaciales mediante la validación de tecnologías de navegación innovadoras y la verificación de la dinámica de esta órbita en forma de halo”, según la NASA. De hecho, un puesto de avanzada lunar en NRHO sería grandioso, ya que facilitaría que las misiones terrestres alcancen la superficie dado el paso orbital cercano. Como dice la NASA, esta órbita única debería proporcionar “un camino altamente eficiente hacia la superficie de la Luna y de regreso”. Los objetivos específicos de la misión incluyen el estudio y la caracterización de la orientación orbital única y la confirmación de los requisitos de potencia y propulsión para permanecer en esa órbita.
La sonda CAPSTONE tendrá dos computadoras de vuelo dedicadas, una de las cuales es el Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar (CAPS) desarrollado por Advanced Space. CAPS hará posible que el cubesat determine su ubicación orbital precisa, y funciona haciendo referencia a la ubicación del Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA, que ha estado dando vueltas alrededor de la Luna desde 2009.
Los datos recopilados por este enlace cruzado permitirán que CAPSTONE mida su distancia desde LRO y “qué tan rápido cambia la distancia entre los dos, lo que a su vez determina la posición de CAPSTONE en el espacio”, dice la NASA. Esta será la primera demostración de un sistema de navegación de naves espaciales peer-to-peer y, si funciona, CAPS hará posible que las naves espaciales determinen sus posiciones en el espacio con la ayuda de estaciones terrestres en la Tierra.
Los mejores regalos a menudo vienen en paquetes pequeños, pero si esta misión tiene éxito, podría resultar en el Lunar Gateway, un gran regalo que podría permitir una presencia a largo plazo alrededor de la Luna y también servir como una estación de paso para futuros viajes a Marte.
