NASA 55 kiloluk Küp Uydusu Capstone’u Ay’a Fırlattı

26 Haziran 2022: Pazar günü NASA, son sistem kontrolleri için daha fazla zaman tanımak için CAPSTONE’ın başlatılmasında en az bir günlük gecikme olduğunu duyurdu. Makale güncellendi.

Önümüzdeki yıllarda NASA ayda meşgul olacak.

Dev bir roket, muhtemelen yaz sonundan önce, ayın çevresinde ve arkasında astronotların olmadığı bir kapsülün tepesinde. Robotik iniş yapanlardan oluşan bir geçit töreni, özellikle kutup bölgelerinde hapsolmuş su buzu hakkında bilimsel veri tomarları toplamak için deneyleri aya bırakacak. Bundan birkaç yıl sonra, son Apollo aya inişinden yarım yüzyıldan fazla bir süre sonra astronotlar oraya geri dönecekler.

Bunların hepsi, Yunan mitolojisinde Apollo’nun ikiz kardeşi olan Artemis’in adını taşıyan NASA’nın 21. Yüzyıl Ay Programının bir parçası.

Artemis’in aya giden ilk parçası olarak bu hafta içinde CAPSTONE adlı bir uzay aracı fırlatılacak. Takip edilecek şeyle karşılaştırıldığında, boyut ve kapsam olarak mütevazı.

CAPSTONE’da astronot olmayacak. Uzay aracı çok küçük, kabaca bir mikrodalga fırın boyutunda. Bu robotik sonda aya inmeyecek.

Ancak önceki ay görevlerinden birçok yönden farklıdır. NASA’nın gezegenler arası uçuşları üzerinde daha iyi bir etkiye sahip olması için gelecekte üstlenebileceği kamu-özel ortaklıkları için bir model olarak hizmet edebilir.

NASA görevini yürüten Advanced Space CEO’su ve başkanı Bradley Cheetham, “NASA daha önce aya gitti, ancak bunun böyle bir araya getirildiğinden emin değilim” dedi.

Fırlatmanın Pazartesi günü yapılması planlanmıştı, ancak Pazar günü fırlatma, Roket Laboratuvarı’nı vermek için en az bir gün ertelendi. Amerikan ve Yeni Zelanda şirketi Bu, CAPSTONE’ın yörüngeye uçuşunu ve son sistem kontrolleri için daha fazla zaman kazandırır.

NASA, “Ekipler, bir sonraki fırlatma girişiminin ne zaman olacağını belirlemek için hava durumunu ve diğer faktörleri değerlendiriyor” dedi. bir blog yazısında. “Mevcut dönemde bir sonraki lansman fırsatı 28 Haziran’da.”

Görevin tam adı Cislunar Otonom GPS Teknolojisi Operasyonları ve Navigasyon Deneyimidir. Sonunda Artemis’in bir parçası olarak insanlı bir uzay istasyonunun inşa edileceği bir ay yörüngesi gezgini olarak hizmet edecek. Ağ Geçidi adı verilen bu ileri karakol, gelecekteki ekiplerin ay yüzeyine devam etmeden önce duracağı bir yol istasyonu olarak hizmet edecek.

CAPSTONE, NASA için birçok yönden sıra dışı. Örneğin, Florida’da değil, Yeni Zelanda’da bir fırlatma rampasında bulunur. İkincisi, NASA, CAPSTONE’u tasarlamadı veya inşa etmedi ve onu çalıştırmayacak. Ajansın sahibi bile değil. CAPSTONE, Denver banliyösünde 45 çalışanı olan Advanced Space şirketine aittir.

Uzay aracı, 13 Kasım’da aya ulaşarak yavaş ama verimli bir yol izliyor. Hava durumu veya teknik bir sorun roketin anında fırlatmayı kaçırmasına neden olursa, 27 Temmuz’a kadar ek şanslar var. Uzay aracı o zamana kadar ayrıldıysa, aynı gün 13 Kasım’da ay yörüngesine ulaşmaya devam edecek.

CAPSTONE misyonu, NASA’nın daha düşük maliyetle daha hızlı ek yetenekler kazanma umuduyla özel şirketlerle yeni yollarla işbirliği yapma çabalarını sürdürüyor.

NASA Yöneticisi Bill Nelson, “NASA’nın bulması ve maliyeti düşürmesi için neye ihtiyacı olduğunu anlamasının başka bir yolu” dedi.

CAPSTONE için NASA ile 2019’da imzalanan Advance Space sözleşmesinin maliyeti 20 milyon dolar. CAPSTONE’ın uzay yolculuğu da küçük ve ucuz: Roket Laboratuvarı’nı başlatmak için 10 milyon doların biraz altında.

NASA’nın Küçük Uzay Aracı Teknoloji Programı yönetici direktörü Christopher Baker, “Üç yıldan kısa bir süre içinde 30 milyon dolardan az olacak” dedi. “Nispeten hızlı ve nispeten düşük maliyetli.”

a kadar Beresheet, İsrailli kar amacı gütmeyen bir kuruluşun aya inmek için minimum çabası 2019’da 100 milyon dolara mal oldu.

Bay Baker, “Bunu, Dünya’nın ötesindeki ticari görevleri kolaylaştırmaya nasıl yardımcı olabileceğimizin bir itici gücü olarak görüyorum” dedi.

Dr. Cheetham, CAPSTONE’ın birincil görevinin ek bir yıl olasılığıyla birlikte altı ay süreceğini söyledi.

Toplanan veriler, Ağ Geçidi olarak bilinen ay karakolunun planlayıcılarına yardımcı olacak.

Başkan Donald J.

Bu, NASA’yı astronotların ay yüzeyine nasıl ulaştığının önemli bir parçası olarak ayın etrafında bir uzay istasyonu yapmaya teşvik etti. Böyle kademeli bir konum, ayın farklı bölgelerine ulaşmalarını kolaylaştıracaktır.

Gateway, şu anda 2025 için planlanan ancak büyük olasılıkla ertelenecek olan ilk Artemis çıkarma görevini kullanmayacak. Ancak sonraki görevler olacak.

NASA, bu karakolu yerleştirmek için en iyi yerin yarı düz Halo yörüngesi olarak bilinen yer olacağına karar verdi.

Korona yörüngeleri, iki nesnenin yerçekiminden etkilenenlerdir – bu durumda, Dünya ve Ay. İki cismin etkisi, yörüngeyi çok kararlı hale getirmeye yardımcı olur ve uzay aracının ayın etrafında dönmesini sağlamak için gereken yakıt miktarını azaltır.

Yerçekimi etkileşimleri ayrıca, Dünya’dan görüş hattını görüntülerken yörüngeyi yaklaşık 90 derecelik bir açıda tutar. (Bu, ismin yarı düz kısmıdır.) Böylece, bu yörüngedeki bir uzay aracı, iletişimin kesileceği Ay’ın arkasından asla geçmez.

Geçidin gideceği yörünge, ayın kuzey kutbundan yaklaşık 2.200 mil uzaklıkta ve güney kutbunun üzerinden geçerken 44.000 mil yörüngede. Ay çevresinde bir tur yaklaşık bir hafta sürer.

Temel matematik açısından, düze yakın bir halenin yörüngesi gibi egzotik yollar iyi anlaşılmıştır. Ama bu aynı zamanda daha önce hiçbir uzay aracının gitmediği bir yörünge.

Böylece, KAPSTAN.

Gateway program direktörü Dan Hartmann, “Çok iyi avantajlarımız olduğunu düşünüyoruz” dedi. “Ancak CAPSTONE yük seti ile modellerimizi doğrulamaya yardımcı olabiliriz.”

Pratikte, hassas konumlandırma için ayın çevresinde herhangi bir GPS uydusu olmadan, uzay aracını istenen yörüngede en iyi nasıl tutacağını bulmak biraz deneme yanılma gerektirebilir.

Dr. Cheetham, “En büyük belirsizlik, gerçekte nerede olduğunuzu bilmektir,” dedi. “Uzayda nerede olduğunuzu asla gerçekten bilemezsiniz. Bu yüzden her zaman onun nerede olduğuna dair bir takdiriniz var ve çevresinde biraz belirsizlik var.”

Diğer NASA misyonları gibi, CAPSTONE da konum tahminini kullanarak üçgenler oluşturacaktır. NASA’nın Derin Uzay Ağından Sinyaller radyo çanak antenlerinden ve ardından gerekirse Ay’dan en uzak noktayı geçtikten sonra kendisini istenen yörüngeye doğru iter.

CAPSTONE ayrıca yerini bulmanın alternatif bir yolunu da test edecek. Kimsenin Ay’ın etrafında bir GPS ağı kurmak için zaman ve masraf harcaması pek olası değildir. Ama başka uzay araçları da var. NASA’nın Ay Keşif Aracı, Ay’ın yörüngesinde ve önümüzdeki yıllarda gelmesi daha olası. Birbirleriyle iletişim kurarak, farklı yörüngelerde bulunan bir uzay aracı filosu, özünde özel bir Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) sistemi oluşturabilir.

Advanced Space yedi yıldan fazla bir süredir bu teknolojiyi geliştiriyor ve şimdi Lunar Reconnaissance Orbiter kullanarak sinyaller göndermek için CAPSTONE ile konsepti test edecek. Dr. Cheetham, “Zaman içinde her iki uzay aracının da yerini tespit edebileceğiz” dedi.

CAPSTONE’u geliştirmeye başladığımda, Advanced Space ayrıca uzay aracına bilgisayar çipi ölçeğinde bir atom saati eklemeye ve bu süreyi Dünya’dan yayınlananlarla karşılaştırmaya karar verdi. Bu veriler aynı zamanda uzay aracının konumunun belirlenmesine de yardımcı olabilir.

Advanced Space, CAPSTONE’a sahip olduğundan, bu değişikliği NASA’dan izin almadan yapma esnekliğine sahipti. Ajans hala bu tür projelerde yakın işbirliği içinde olsa da, bu esneklik hem Advanced Space hem de NASA gibi özel şirketler için bir nimet olabilir.

Dr. Cheetham, “Satıcılarımızla ticari bir sözleşmemiz olduğundan, bir şeyi değiştirmemiz gerektiğinde, devlet müteahhitlik görevlilerinin büyük bir denetiminden geçmemiz gerekmiyordu” dedi. “Hız açısından yardımcı oldu.”

İşin ters tarafı, Advanced Space görev için sabit bir ücret pazarlığı yaptığı için, şirket ek fon talep etmek için NASA’ya gidemedi (Covid-19 pandemisi nedeniyle tedarik zinciri gecikmeleri nedeniyle ek ödemeler almasına rağmen). “Maliyet ek ücretleri” olarak bilinen geleneksel NASA sözleşmeleri, şirketlere harcadıkları parayı geri öder ve daha sonra bunun üzerine -kar olarak alınan – ücretleri ekler ve maliyetleri kontrol altında tutmaları için çok az teşvik sağlar.

Dr. Cheetham, “İşler ortaya çıktığında, bununla nasıl verimli bir şekilde başa çıkacağımızı bulmamız gerekiyordu” dedi.

Bu, NASA’nın Elon Musk’ın şirketi SpaceX ile sabit fiyatlı sözleşmeleri kullanma stratejisine benzer; bu şirket artık kargo ve astronotları Uluslararası Uzay İstasyonuna ve Uluslararası Uzay İstasyonundan ajansın önceki uzay mekiklerinden çok daha düşük bir maliyetle taşıyor. SpaceX için NASA yatırımları, yörüngeye yük ve özel astronot fırlatmakla ilgilenen NASA dışı müşterileri çekmesini sağladı.

CAPSTONE’a kadar Advanced Space’in işi, uzay aracı inşa etmek ve işletmek yerine, çoğunlukla teorikti – yörüngeleri analiz etmek ve özel GPS için programlar yazmak.

Şirket hala uzay aracı inşa etme işinde değil. Dr. Cheatham, “Uzay aracını satın aldık” dedi. “İnsanlara burada Advanced’de yaptığımız tek makinelerin Legolar olduğunu söylüyorum. Çok büyük bir Lego koleksiyonumuz var.”

Son iki yılda, CubeSats olarak bilinen küçük uydular çoğaldı, daha fazla şirketin, her bir küpün 10 santimetre veya dört inç boyutunda standart bir tasarıma dayalı uzay aracını hızlı bir şekilde inşa etmesini sağlıyor. CAPSTONE, 12 küp hacmiyle en büyükler arasındadır, ancak Advanced Space, kabaca konuşursak, Irvine, California’daki Tyvak Nano-Satellite Systems’den satın almayı başardı.

Bu hala çok fazla problem çözme gerektiriyor. örneğin, Çoğu KüpSat Alçak Dünya yörüngesinde, yüzeyden birkaç yüz mil yukarıda. Ay neredeyse çeyrek milyon mil uzakta.

Dr. Cheatham, “Hiç kimse ayda cupat ile uçmamıştır,” dedi. “Dolayısıyla, kimsenin CubeSats’ı aya uçurmak için radyo inşa etmemiş olması mantıklı. Bu nedenle, gerçekten bu ayrıntıların çoğuna dalmak zorunda kaldık ve çalışabilecek sistemleri elde etmek için bir grup farklı insanla bağlantı kurduk.”

Ağ Geçidi Programının yöneticisi Bay Hartmann, CAPSTONE için heyecanlı ama ay ileri karakoluyla ilerlemenin gerekli olmadığını söylüyor. NASA, ilk iki Ağ Geçidi birimini inşa etmek için şimdiden sözleşmeler imzaladı. ESA ayrıca iki birime katkıda bulunur.

“Onsuz uçabilir miyiz?” Bay Hartmann, CAPSTONE hakkında şunları söyledi. “Evet. Zorunlu mu? Hayır.”

Ancak, “Modellerinizdeki hata çubuklarını ne zaman azaltabiliyorsanız, her zaman iyi bir şeydir” diye ekledi.

Dr. Cheetham, NASA veya diğer ticari ortaklar için daha sonra ne olabileceğini, belki de Ay’a daha fazla görev yapabileceğini düşünüyor. Ayrıca bundan ötesini de düşünüyor.

“Mars’a benzer bir şeyi nasıl yapabileceğimiz düşüncesi beni çok etkiledi” dedi. “Kişisel olarak Venüs ile de çok ilgileniyorum. Bence yeterince ilgi görmüyor.”