A NASA está trabalhando com a indústria para avançar a próxima fase da infraestrutura cislunar do programa Artemis da agência e da Moon Base, incluindo ativos orbitais e demonstrações. Sob um contrato concedido à Advanced Space, a missão CAPSTONE 02 da agência demonstrará operações de encontro e proximidade, navegação autônoma e capacidades de comunicação cislunar, enquanto continua a caracterizar o ambiente de radiação na Lua.
A missão CAPSTONE 02, com lançamento previsto para 2027, usará duas pequenas naves espaciais em órbita lunar para viabilizar essas demonstrações, apoiando futuras missões lunares e de espaço profundo da NASA.
A demonstração original da CAPSTONE, sigla para Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment, tornou-se a primeira missão comercial dos EUA até a Lua e a primeira nave espacial a operar em uma órbita de halo quase retilínea ao redor da Lua. Trata-se de uma órbita quase estável, graças à atração gravitacional interativa tanto da Terra quanto da Lua.
A missão validou com sucesso capacidades de comunicações, redes e navegação autônoma, além de reunir experiência operacional no espaço cislunar. A segunda missão da CAPSTONE amplia essas realizações ao passar da validação em órbita para demonstrações que informarão a exploração lunar e o desenvolvimento de infraestrutura no futuro.
A missão CAPSTONE 02 da NASA demonstrará tecnologias avançadas de navegação relativa para operações de encontro e proximidade no espaço cislunar. Essas técnicas são mais sofisticadas do que as usadas em órbita terrestre baixa e foram projetadas para apoiar astronautas da NASA enquanto atracam com landers lunares em órbita cislunar, permitindo transferências seguras de tripulação para e da superfície lunar. A demonstração fará voar duas naves espaciais idênticas, com aproximadamente 400 quilogramas (882 libras), a partir da Terran Orbital Systems, Inc. Os operadores da missão conduzirão uma série de operações de encontro e proximidade e técnicas de permanência — ou voo em formação — em órbita lunar com cada nave espacial, para compreender melhor as trajetórias das naves sob a influência simultânea das gravidades da Terra e da Lua, também conhecidas como órbitas de três corpos. A missão CAPSTONE 02 usará medições de rastreamento em solo, sensores ópticos e corpos celestes para ajudar uma nave espacial a localizar e realizar o encontro com a outra. A missão aplicará estratégias de navegação semelhantes às planejadas para a aproximação do Orion a um lander lunar em espaço profundo, ajudando a NASA a ganhar confiança nessas técnicas para futuras explorações. Cada nave espacial da CAPSTONE 02 terá a capacidade de alternar entre os papéis de “chaser” e “target”, testando uma ampla gama de cenários operacionais sob diversas condições ambientais no espaço cislunar. O transporte de tripulação para a superfície lunar a partir da órbita cislunar depende de saber o desempenho dos sistemas de navegação durante essas operações. Como essas condições não podem ser recriadas totalmente na Terra, elas precisam ser testadas no espaço. A missão CAPSTONE 02 também servirá como uma plataforma de testes operacionais, permitindo testar três conjuntos de software de navegação desenvolvidos pela NASA. Cada aplicação de software coletará dados durante a trajetória de transferência de baixa energia da CAPSTONE 02, que a levará da Terra para além da Lua antes de se estabelecer em uma órbita lunar. As naves espaciais levarão uma carga útil de imageamento óptico do Lawrence Livermore National Laboratory para apoiar a demonstração de navegação, além de capturar imagens da Lua. Além disso, a missão ajudará a amadurecer ainda mais o software de navegação do Cislunar Autonomous Positioning System, que foi demonstrado pela primeira vez na CAPSTONE como um método para determinar a posição de uma nave espacial em relação a outras, sem depender de rastreamento baseado na Terra. O conjunto de tecnologias da CAPSTONE 02 foi projetado para automatizar tarefas rotineiras de navegação, reduzir a dependência de dados tradicionais de espaço para o solo e permitir novos conceitos de missão que podem surgir do aumento da coordenação entre satélites. Além disso, as naves espaciais da CAPSTONE 02 foram projetadas para implantação rápida e com baixo custo, demonstrando um modelo de missão escalável e repetível. “Esta missão representa um passo importante para a maturação das capacidades cislunares”, disse Sean Fuller, gerente da CAPSTONE para a Moon Base. “Ao expandir as lições aprendidas com a CAPSTONE para demonstrar conceitos operacionais cada vez mais sofisticados, a CAPSTONE 02 estabelece a base para infraestrutura lunar e serviços comerciais que apoiam a Artemis, a Moon Base e futuras missões ao espaço profundo.” A missão CAPSTONE 02 é financiada pela Human Spaceflight Mission Directorate da NASA, com apoio da Research and Technology Mission Directorate. A missão é gerenciada pela Small Spacecraft & Distributed Systems, sediada no NASA Ames Research Center, na Califórnia, no Vale do Silício, dentro da Research and Technology Mission Directorate. A NASA usou um contrato do Small Business Innovation Research Phase III para financiar a missão. Para saber mais sobre a missão CAPSTONE da NASA, visite: https://www.nasa.gov/mission/capstone02/
Christopher Baker
Líder do portfólio de Infraestrutura no Espaço (In-Space Infrastructure) no âmbito da Research and Technology Mission Directorate, na sede da NASA em Washington, DC.