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 月周回自律測位システム技術運用・航法実験（CAPSTONE）の図解 | |
| 名前 | 月周回自律測位システム技術運用・航行実験 |
|---|---|
| ミッションタイプ | 技術デモンストレーション |
| オペレーター | 先進宇宙[1] |
| コスパーID | 2022-070A |
| SATCAT番号 | 52914 |
| ミッション期間 | 計画: 10 か月 経過: 2 年 5 か月 12 日 |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船 | キャップストーン |
| 宇宙船の種類 | 12Uキューブサット |
| バス | キューブサット |
| メーカー | Advanced Space（経営） Tyvak Nano-Satellite Systems（バス） Stellar Exploration, Inc（推進） |
| 打ち上げ質量 | 25kg（55ポンド）[2] [3] |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2022年6月28日 09:55 UTC [2] |
| ロケット | 電子/光子 ハイパーキュリー |
| 発射場 | マヒア、LC-1B [4] |
| 請負業者 | ロケットラボ |
| 月探査機 | |
| 軌道投入 | 2022年11月14日 00:38 UTC |
| 軌道 | 近直線ハロー軌道（NRHO）[3] |
| 軌道パラメータ | |
| ペリセレネ高度 | 1,500 km (930 マイル) |
| アポセレーネ高度 | 70,000 km (43,000 マイル) |
| 傾斜 | 楕円極軌道 |
CAPSTONE（Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment ）は、 Lunar Gateway宇宙ステーション用に計画された軌道安定性の計算をテストおよび検証する月周回衛星です。この宇宙船は12ユニットのCubeSatで、地上局に頼らずにNASAの月偵察衛星（LRO）に対する位置を測定するナビゲーションシステムもテストしています。2022年6月28日に打ち上げられ、2022年11月14日に月周回軌道に到着し、6か月間周回する予定でした。2023年5月18日、ほぼ直線のハロー軌道を6か月間周回するという主要ミッションを完了しましたが、この軌道にとどまり、強化されたミッションフェーズで実験を継続します。[5]
背景
月ゲートウェイは、 NASA、欧州宇宙機関（ESA）、カナダ宇宙機関（CSA）を含むいくつかの国の宇宙機関によって少なくとも2018年から計画されている開発中の宇宙ステーションです。ゲートウェイは、キャップストーンまで使用されたことのない新しい月軌道に配置されるように計画されており、通信ハブ、科学実験室、短期居住モジュール、ローバーやその他のロボットの待機エリアとして機能することが期待されています。[6]ゲートウェイは、NASAのアルテミス計画で重要な役割を果たす予定です。
コンピュータシミュレーションによると、この特定の軌道（近直線ハロー軌道（NRHO））は、地球と月の重力の正確なバランスポイントを使用して安定した軌道を提供することで、軌道維持に必要な燃料が少なく、長期的な安定性が得られることが示されました。[7] [8 ]
CAPSTONEミッションの主な目的は、ゲートウェイの理論的な軌道安定性シミュレーションを実際の宇宙船で検証することです。[8] [9] [10] CAPSTONEはNRHOで運用される最初の宇宙船です。[8] [10]この宇宙船はまた、地上局に頼ることなくNASAの月探査衛星（LRO）に対する位置を測定する、地球周回軌道自律測位システム（CAPS）[11]と呼ばれるナビゲーションシステムのテストも行っています。[8]
宇宙船
この探査機は12ユニットのキューブサットである。[8] [9] [10] 1,370万ドルの契約は、連邦政府の中小企業技術革新研究（SBIR）契約を通じて、コロラド州ボルダーのAdvanced Spaceという民間企業に2019年9月13日に授与された。 [8] [10] Advanced Spaceはプロジェクト全体の管理と、CAPS測位ナビゲーションシステムを含む宇宙船の主要技術の一部を担当し、[11]カリフォルニア州アーバインのTyvak Nano-Satellite Systemsが宇宙船バスを開発・製造し、[8] Stellar Exploration, Incがヒドラジンを使用した推進システムを開発しました。 [ 12 ]
打ち上げ
| キャップストーン月面打ち上げ | |
|---|---|
 - NASA放送（YouTube） |
NASAは2020年2月14日、キャップストーンは、バージニア州ワロップス島の中部大西洋地域宇宙港（MARS）にある同社の新しい発射場から、ロケットラボのエレクトロンブースターで打ち上げられると発表した。[3]打ち上げは2021年10月に予定されていたが、その後延期され、ニュージーランドのマヒアLC-1からの打ち上げに変更された。[4] [14] NASAによると、ロケットラボとの打ち上げ契約の価値は995万ドルである。[3]
ロケットラボのバージニア州にある新しい発射台は、Launch Complex 2と名付けられ、2019年に完成し、2021年までに打ち上げに対応できるようになると期待されていた。同社によると、新しい施設は主に米国政府のペイロードを搭載したエレクトロンミッションをサポートするとのことだった。しかし、自律飛行終了システム（AFTS）の認証に予想よりも時間がかかり、発射場がマヒアに変更された。[4]
キャップストーンは2022年6月28日に打ち上げられた。第2段から分離した後、ロケットラボのフォトンキックステージは、ハイパーキュリー二液推進剤エンジンを近地点で6回点火し、続いて月周回噴射（TLI）燃焼を行うことで、 6日間かけて軌道遠地点を月遷移軌道まで持ち上げ、その後キャップストーン宇宙船は月への旅に出発した。[15]
2022年7月5日、NASAはフォトンからの分離直後に宇宙船との連絡が途絶えたが、宇宙船との双方向通信を回復してミッションを継続する意向を表明した。[16] 7月6日、ミッションオペレーターは宇宙船との連絡を再開した。[17] 9月30日までに、CAPSTONEは「電力が正」となり、ミッションオペレーターが宇宙船の方向制御を取り戻す作業を行う中、月に向かって安定した軌道に乗っていた。[18]問題の根本原因は、推進器のバルブがおそらく部分的に開いていることと絞り込まれ、そのため推進システムが加圧されるたびに推力が発生する。10月7日、チームは回復コマンドをアップロードし、スピンを停止し、完全な3軸姿勢制御を取り戻した。目標軌道への投入に向けて軌道に乗っていた。[19]
弾道月面輸送
キャップストーンは、より一般的な直接的なホーマン移転ではなく、弾道移転を使用して月に到達しました。[20]このタイプの軌道は目的地に到達するまでにかなり長い時間がかかりますが（この場合は約4か月、従来の直接移転を使用した場合は約3日）、推進力要件が大幅に削減され、送達される質量を増やすことができます（約10〜15％多くの質量）。[21]フォトンステージの一連の燃焼によって地球軌道から放出された後、宇宙船は約150万キロメートルの距離に到達し、そこで太陽からの摂動が重要になりました。[20]その後、宇宙船は地球に向かって落下し、月の軌道を横切って、最終的に2022年11月14日に月の周りのNRHOに入りました。
ミッション
キャップストーン月探査衛星は打ち上げ後3か月間の月への旅の後、このデモンストレーション中に6か月間データ収集を行い、月の近くを通過する際には月の北極から1,000マイル（1,600 km）以内、最も遠い地点では南極から43,500マイル（70,000 km）以内を飛行した。[3] [22]
CAPSTONEのアニメーション
地球 ・ キャップストーン · 月
参照
参考文献
- ^ 「CAPSTONE」。Advanced Space 。 2022年11月15日閲覧。
- ^ ab "CAPSTONE". NASA宇宙科学データコーディネートアーカイブ. 2023年2月9日閲覧。
- ^ abcde Clark, Stephen (2020年2月15日). 「NASA、月面CubeSatミッションの打ち上げにRocket Labを選択」。Spaceflight Now。2021年5月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年3月18日閲覧。
- ^ abc 「Rocket Lab、NASAが資金提供する商業月探査ミッションをニュージーランドから開始」（プレスリリース）。Rocket Lab。2021年8月6日。2021年8月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年8月8日閲覧。
- ^ Connell, Dylan; Halloran, Kate (2018年9月11日). 「ゲートウェイと深宇宙探査機能の大学コンセプトを競う」NASA。2019年6月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年9月19日閲覧。
この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ “人類初の月面基地に天使のハロー軌道が選ばれる”. ESA. 2019年7月18日. 2021年6月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年3月18日閲覧。
- ^ abcdefg ファウスト、ジェフ (2019 年 9 月 16 日)。 「NASA cubesat が月のゲートウェイ軌道をテスト」。スペースニュース。2020 年3 月 18 日に取得。
- ^ ab Torbet, Georgina (2019年9月15日). 「NASA、月周回軌道のテストにCubeSatプロジェクトを選択」 Digital Trends. 2021年6月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年3月18日閲覧。
- ^ abcd 「Advanced Space、CubeSatのパスファインダーミッションの開発に選定」。Aerospace Technology。2019年9月16日。2021年6月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年3月18日閲覧。
- ^ ab 「Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS)」。Advanced Space。2021年6月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年9月16日閲覧。
- ^ Hall, Loura (2020年7月31日). 「What is CAPSTONE?」NASA. 2020年8月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年8月4日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ Tabor, Abigail (2021年3月22日). 「革新的な推進システムでアルテミスの月軌道を調査」NASA . 2022年10月17日閲覧。
- ^ David, Leonard (2021年8月25日). 「CAPSTONE、月に向かう小型キューブサット、10月の打ち上げに向けて準備中」Space.com。2021年8月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年8月27日閲覧。
- ^ Foust, Jeff (2022年7月4日). 「CAPSTONEが月へ向かう」. SpaceNews . 2022年7月5日閲覧。
- ^ Shields, Todd (2022年7月5日). 「NASAによると、月探査ミッション中のCapstone Spacecraftが連絡を失う」ブルームバーグ。 2022年7月5日閲覧。
- ^ Frazier, Sarah (2022年7月6日). 「CAPSTONE Update: Communications Re-Established」. blogs.nasa.gov . 2022年7月6日閲覧。
- ^ Hoover, Rachel (2022年9月30日). 「CAPSTONE Team Continues Work Towards Spacecraft Recovery」. blogs.nasa.gov . 2022年9月30日閲覧。
- ^ Frazier, Sarah (2022年10月7日). 「CAPSTONEチームが宇宙船の回転を止め、回復へのハードルをクリア – Artemis」. blogs.nasa.gov . 2022年10月8日閲覧。
- ^ ab Figliozzi, Gianine (2022年5月19日). 「CAPSTONE、重力を利用して異例の効率的な月面探査ルートを実現」NASA . 2023年12月17日閲覧。
- ^ 「弾道月軌道から近直線ハロー軌道へ」 Advanced Space, LLC . 2022年7月5日閲覧。
- ^ 「CAPSTONEがNASAのアルテミス月ミッションの新しい軌道をテストするために打ち上げられました」nasa.gov 2022年6月28日。 2023年12月17日閲覧。