CAPSTONE: A história até agora

CAPSTONE: A história até agora

Após décadas de atrasos e falsas partidas, a NASA está finalmente voltando para a lua. O mundo está aguardando ansiosamente o lançamento do Artemis I, o primeiro voo de demonstração do Sistema de Lançamento Espacial e do Veículo de Tripulação Multifuncional Orion, que combinados enviarão humanos para fora da órbita baixa da Terra pela primeira vez desde 1972. Mas está atrasado.

Enquanto a primeira missão oficial Artemis está naturalmente recebendo toda a atenção, a agência espacial planeja fazer mais do que colocar um novo conjunto de botas na superfície – seus objetivos de longo prazo incluem a estação espacial “Lunar Gateway” que será o ponto de encontro. para a exploração sustentada do nosso vizinho celestial mais próximo.

Mas antes de lançar a primeira estação de espaço profundo da humanidade, a NASA quer ter certeza de que a única órbita quase retilínea do halo (NRHO) em que operará seja tão estável quanto a modelagem computacional previu. Introduzir o Experiência de Operações e Navegação da Tecnologia do Sistema de Posicionamento Autônomo Cislunarou CAPSTONE.

CAPSTONE na sala limpa antes do lançamento.

Lançado a bordo de um foguete Electron em junho, o grande CubeSat se tornará a primeira espaçonave a entrar em um NRHO. Ao se posicionar de tal forma que a gravidade da Terra e da Lua a influenciem igualmente, a manutenção de sua órbita deve exigir apenas correções periódicas de posição. Isso não apenas reduziria a carga de manutenção de ajustar a órbita do Gateway Lunar, mas reduziria a necessidade de propelente da estação.

O CAPSTONE também está pronto para testar um sistema de navegação experimental que usa o Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) como ponto de referência em vez de estações terrestres. Em um futuro, onde as naves espaciais estiverem zunindo regularmente ao redor da lua, será importante estabelecer um sistema de navegação que não dependa da entrada da Terra para operar.

Portanto, apesar de custar relativamente escassos US$ 30 milhões e ser tão grande quanto um forno de micro-ondas, CAPSTONE é uma missão muito importante para As grandes aspirações lunares da NASA. Infelizmente, as coisas não foram bem planejadas até agora. Os problemas começaram poucos dias após a decolagem e, no momento em que escrevo, o resultado da missão ainda está em grande risco.

Para um começo rochoso

O foguete Electron da Rocket Lab funcionou perfeitamente durante o lançamento de 28 de junho, após o qual o terceiro estágio de “chute” do propulsor iniciou uma série de queimas do motor para elevar gradualmente sua órbita. Depois de acionar o motor seis vezes em tantos dias, o estágio de kick realizou a queima de injeção trans-lunar (TLI) final antes de lançar o CAPSTONE em 4 de julho. Isso colocou a nave em uma trajetória balística de baixa energia em direção à lua, que seria refinada com uma série de pequenas manobras de correção de curso ao longo da jornada de quatro meses.

Depois de entrar na fase de voo livre da missão, a CAPSTONE estendeu seus painéis solares para começar a carregar suas baterias e se estabilizou em preparação para a primeira queima de correção de curso, programada para o dia seguinte. Mas logo após se comunicar com Rede de Espaço Profundo da NASA (DSN) estação terrestre em madrid, contato com CAPSTONE foi perdido.

As comunicações foram restabelecidas cerca de 24 horas depois, e a análise acabou determinando que um comando malformado dos operadores em terra havia colocado o rádio da espaçonave em um estado inesperado, o que, por sua vez, desencadeou as rotinas de detecção de falhas a bordo. O veículo se reinicializa automaticamente e elimina a condição de falha, além de realizar de forma autônoma as manobras necessárias para se manter na trajetória de voo pretendida.

Embora o CAPSTONE tenha saído ileso dessa primeira anomalia e os controladores de solo sentiram que poderiam evitar que o problema ocorresse novamente, a janela para a primeira manobra de correção de curso havia passado há muito tempo. Isso significou que uma nova manobra teve que ser planejada, dada a posição e velocidade atualizadas da nave, um processo delicado que levou mais tempo.

Em 7 de julho, a CAPSTONE realizou com sucesso a queima de correção de curso revisada (oficialmente referida como TCM-1), e colocou-se em uma trajetória dentro de 0,75% do curso calculado.

Uma queda perturbadora

Depois que as dificuldades iniciais de comunicação foram resolvidas, a missão continuou sem problemas. Uma pequena correção de curso foi feita em 12 de julho, e quanto maior A manobra TCM-2 foi realizada em 25 de julho sem incidentes. Em 26 de agosto, CAPSTONE atingiu um apogeu de 1.531.949 quilômetros (951.909 milhas), o mais distante da Terra que seu curso balístico levaria.

Mas em 8 de setembro, quando a manobra planejada do TCM-3 estava prestes a terminar, a atitude da espaçonave começou a se desviar. Por razões ainda desconhecidas, a CAPSTONE rodas de reação foram incapazes de contrariar a oscilação, e o veículo entrou em uma queda descontrolada. Com sua antena não mais apontada para a Terra, as comunicações foram novamente perdidas.

Naquela noite, os controladores da missão declararam uma emergência operacional, o que lhes deu acesso a recursos adicionais do DSN. Com isso, eles conseguiram eventualmente receber um sinal de telemetria fraco do CAPSTONE no dia seguinte, mas os dados pareciam sombrios. Devido à sua rotação, os painéis solares da nave não estavam produzindo energia suficiente para carregar as baterias, o que fazia com que a nave fosse reiniciada com frequência por falta de energia. Pior, sem energia para operar os aquecedores a bordo, os propulsores que seriam necessários para parar a queda agora estavam congelados.

Mas nem tudo foram más notícias. Foi determinado que a queima do TCM-3 progrediu o suficiente para que o CAPSTONE estivesse na trajetória orbital pretendida – então, embora a espaçonave pudesse estar tecnicamente fora de controle, ainda estava indo para a Lua.

Uma situação em evolução

Atualmente, o última atualização que temos da equipe CAPSTONE foi feito em 15 de setembro. A grande novidade é que, embora a nave ainda esteja girando, os painéis solares estão recebendo luz suficiente para que as baterias estejam carregando. Houve até energia suficiente no orçamento para operar os aquecedores, embora aparentemente estejam operando em um ciclo de trabalho reduzido. Mesmo assim, é o suficiente para aliviar o frio, e espera-se que o sistema de propulsão atinja em breve uma temperatura alta o suficiente para que sua funcionalidade possa ser avaliada. Supondo que eles possam ser trazidos de volta on-line, disparar os propulsores contra a direção de rotação deve colocar o CAPSTONE novamente sob controle.

Várias outras manobras precisam ser feitas antes que CAPSTONE chegue à Lua.

Mas ainda não chegamos lá. A atualização deixa claro que os controladores da missão ainda estão analisando os dados para determinar por que o CAPSTONE saiu do controle em primeiro lugar e como evitar que isso aconteça novamente. A linha do tempo da missão original mostra que uma série de queimas adicionais foram planejadas para colocar a espaçonave em sua órbita pretendida e, mesmo assim, essa era apenas a começo de sua missão.

Felizmente, o CAPSTONE não precisará fazer outra correção de curso por algumas semanas, o que dará aos engenheiros no terreno mais tempo para avaliar a situação. Ainda assim, o fato de que duas das três manobras principais fizeram com que o veículo deixasse de responder é preocupante, especialmente quando várias outras queimaduras do motor ainda estão no cronograma.