Небольшой аппарат NASA CAPSTONE, работа которого необходима для строительства Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G, русс. Лунная орбитальная платформа-шлюз, ранее — Deep Space Gateway) — первой в истории космической станции, расположенной у Луны, вышел на заданную окололунную высокоэллиптическую гало-орбиту.

CAPSTONE на орбите Луны. Иллюстрация. Credit: NASA.

CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment, русс. Эксперимент по эксплуатации и навигации окололунной автономной системы позиционирования) необходим для «разведки» окололунной высокоэллиптической гало-орбиты NRHO (Near-rectilinear halo orbit, русс. «Близкая к прямолинейной гало-орбита») вокруг точки Лагранжа L₂ системы Земля-Луна, которая очень похожа на крайне эллиптическую полярную орбиту. Гало-орбита — это периодическая орбита вблизи одной из точек Лагранжа; «близкая к прямолинейной» означает, что некоторые сегменты орбиты имеют большую кривизну, чем у эллиптической орбиты того же максимального диаметра, а другие сегменты меньше (максимальный диаметр принимается за диаметр наименьшего круга, который содержит всю орбиту). Данная орбита была выбрана для LOP-G в 2019 году, её плоскость поворачивается, поэтому станция на ней всегда сможет связываться с Землёй, кроме того, эта орбита позволяет тратить сравнительно небольшой объём топлива для высадки на Луну и на удержание самой станции. Однако ранее на этой орбите не работал ни один земной аппарат, а ориентация её плоскости почти перпендикулярно Земле может усложнить определение местоположения космических аппаратов на ней, что необходимо для их стыковок и расчёта манёвров коррекции орбиты. Поэтому прежде чем отправлять модули новой станции, NASA решило проверить свои расчёты для данной орбиты, оценить её стабильность и провести несколько экспериментов.

CAPSTONE был запущен 28 июня с помощью ракеты-носителя лёгкого класса Electron компании Rocket Lab. Это был первый для этой ракеты пуск, когда Electron запустила полезную нагрузку не для работы на околоземной орбите. Полёт к Луне занял так много времени из-за того, что использовалась траектория баллистического захвата. Конечно, можно было бы лететь быстрее, но в более скоростном варианте требуется много топлива, которого у CAPSTONE не так уж и много.

Созданная энтузиастами анимация траектории полёта CAPSTONE к Луне. Credit: HORIZONS System, Phoenix7777/JPL/NASA.

Путешествие к Луне оказалось не таким гладким: в июле аппарат несколько дней не выходил на связь, а в сентябре перешёл в безопасный режим из-за сбоя системы ориентации. Несмотря на проблемы, 13 ноября CAPSTONE сумел выйти на целевую орбиту. В ближайшие дни он должен совершить ещё два небольших маневра, чтобы скорректировать орбиту.

Орбита, на которой будет работать CAPSTONE. Credit: A.I. Solutions Inc.

Зонд CAPSTONE разработан компанией Advanced Space и представляет собой небольшой аппарат размером в 12 кубсат-единиц (12U) и массой всего около 25 кг. Он будет находиться на орбите Луны по меньшей мере шесть месяцев, проводя необходимые коррекции, чтобы учёные смогли убедиться в параметрах орбиты и требованиях по её поддержанию. Кроме того, CAPSTONE будет поддерживать связь с зондом NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, чтобы определять свои координаты без сигналов с Земли. Это позволит протестировать разработанную для лунных аппаратов автоматическую систему навигации.

CAPSTONE является первым в истории кубсатом, работающим на орбите Луны.

Кстати, CAPSTONE также является частью новой лунной программы США «Артемида», так как LOP-G с 2019 года интегрирована в неё. Первоначально проект окололунной станции был российско-американским, при этом его возглавляло NASA. После к созданию LOP-G, как и к «Артемиде», начали присоединяться и другие страны (Канада, Япония, старны Европейского союза и др). Однако в 2020 году Россия вышла из программы, так как странам не удалось достигнуть компромиссного решения по используемым стандартам. Запуск первых модулей LOP-G запланирован на 2024 год.