NASA meluncurkan Capstone, satelit kubus seberat 55 pon di Bulan

26 Juni 2022: Pada hari Minggu, NASA mengumumkan setidaknya satu hari penundaan dalam peluncuran CAPSTONE untuk memberikan lebih banyak waktu untuk pemeriksaan sistem akhir. Artikel telah diperbarui.

Di tahun-tahun mendatang, NASA akan sibuk di bulan.

Sebuah roket raksasa berada di atas kapsul tanpa astronot mengelilingi bulan dan kembali, mungkin sebelum akhir musim panas. Sebuah parade robot pendarat akan menjatuhkan eksperimen di bulan untuk mengumpulkan rim data ilmiah, terutama tentang air es yang terperangkap di daerah kutub. Beberapa tahun dari sekarang, astronot akan kembali ke sana, lebih dari setengah abad setelah pendaratan Apollo terakhir di bulan.

Ini semua adalah bagian dari Program Bulan Abad 21 NASA yang dinamai Artemis, yang dalam mitologi Yunani adalah saudara kembar Apollo.

Sekali minggu ini, sebuah pesawat ruang angkasa yang disebut CAPSTONE akan diluncurkan sebagai bagian pertama dari Artemis menuju ke bulan. Dibandingkan dengan apa yang harus diikuti, ukuran dan cakupannya sederhana.

Tidak akan ada astronot di kapal CASTONE. Pesawat ruang angkasa itu sangat kecil, kira-kira seukuran oven microwave. Probe robot ini tidak akan mendarat di bulan.

Tapi itu berbeda dalam banyak hal dari misi bulan sebelumnya. Ini bisa menjadi model untuk kemitraan publik-swasta yang dapat dilakukan NASA di masa depan untuk memberikan dampak yang lebih baik pada penerbangan antarplanetnya.

“NASA pernah ke bulan sebelumnya, tapi saya tidak yakin itu disatukan seperti itu,” kata Bradley Cheetham, CEO dan presiden Advanced Space, perusahaan yang menjalankan misi NASA.

Peluncuran dijadwalkan pada hari Senin, tetapi pada hari Minggu, peluncuran tersebut diundur setidaknya satu hari untuk memberikan Rocket Lab, Perusahaan Amerika dan Selandia Baru Itu menghemat penerbangan CAPSTONE ke orbit, dan lebih banyak waktu untuk pemeriksaan sistem akhir.

“Tim sedang mengevaluasi cuaca dan faktor lain untuk menentukan kapan upaya peluncuran berikutnya akan dilakukan,” kata NASA. Dalam posting blog. “Peluang peluncuran berikutnya selama periode saat ini adalah pada 28 Juni.”

Nama lengkap misi tersebut adalah Pengalaman Navigasi dan Operasi Teknologi GPS Otonom Cislunar. Ini akan berfungsi sebagai penjelajah orbit bulan di mana stasiun ruang angkasa berawak pada akhirnya akan dibangun sebagai bagian dari Artemis. Pos terdepan ini, yang disebut Gateway, akan berfungsi sebagai stasiun jalan di mana kru masa depan akan berhenti sebelum melanjutkan ke permukaan bulan.

CAPSTONE tidak biasa bagi NASA dalam banyak hal. Misalnya, itu terletak di landasan peluncuran bukan di Florida tetapi di Selandia Baru. Kedua, NASA tidak merancang atau membangun CAPSTONE, juga tidak mengoperasikannya. Agensi bahkan tidak memilikinya. CAPSTONE milik Advanced Space, sebuah perusahaan dengan 45 karyawan di pinggiran kota Denver.

Pesawat ruang angkasa mengambil jalur yang lambat tapi efisien ke bulan. Ada peluang peluncuran harian hingga 27 Juli. Jika pesawat ruang angkasa telah lepas landas dari Bumi pada saat itu, tidak peduli hari apa ia lepas landas, ia akan mencapai orbit di sekitar Bulan pada hari yang sama: 13 November.

Misi CAPSTONE melanjutkan upaya NASA untuk berkolaborasi dengan cara baru dengan perusahaan swasta dengan harapan dapat lebih cepat memperoleh kemampuan tambahan dengan biaya lebih rendah.

“Ini cara lain bagi NASA untuk mencari tahu apa yang dibutuhkan untuk mencari tahu dan menurunkan biaya,” kata Bill Nelson, Administrator NASA.

Biaya kontrak Advance Space dengan NASA untuk CAPSTONE, yang ditandatangani pada 2019, adalah $20 juta. Perjalanan CAPSTONE ke luar angkasa juga kecil dan murah: hanya di bawah $10 juta untuk meluncurkan Rocket Lab.

“Ini akan menjadi kurang dari $30 juta dalam waktu kurang dari tiga tahun,” kata Christopher Baker, direktur eksekutif Program Teknologi Pesawat Luar Angkasa Kecil NASA. “Relatif cepat dan biaya relatif rendah.”

sampai Beresheet, upaya minimal oleh organisasi nirlaba Israel untuk mendarat di bulan Pada 2019, dengan biaya $ 100 juta.

“Saya melihat ini sebagai panduan bagaimana kami dapat membantu memfasilitasi misi komersial di luar Bumi,” kata Mr. Baker.

Dr. Cheetham mengatakan misi utama CAPSTONE adalah berlangsung selama enam bulan, dengan kemungkinan satu tahun tambahan.

Data yang dikumpulkan akan membantu perencana pos bulan yang dikenal sebagai Gerbang.

Ketika Presiden Donald J.

Hal ini mendorong NASA untuk menjadikan stasiun luar angkasa di sekitar bulan sebagai bagian penting dari cara para astronot mencapai permukaan bulan. Lokasi bertahap seperti itu akan memudahkan mereka untuk mencapai berbagai bagian bulan.

Gateway tidak akan menggunakan misi pendaratan pertama Artemis, yang saat ini dijadwalkan pada tahun 2025 tetapi kemungkinan akan tertunda. Tapi misi selanjutnya akan.

NASA telah menentukan bahwa tempat terbaik untuk menempatkan pos terdepan ini adalah di tempat yang dikenal sebagai orbit Halo semi-lurus.

Orbit korona adalah orbit yang dipengaruhi oleh gravitasi dua benda – dalam hal ini, Bumi dan Bulan. Dampak kedua benda membantu membuat orbit sangat stabil, mengurangi jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menjaga pesawat ruang angkasa yang mengorbit di sekitar bulan.

Interaksi gravitasi juga mempertahankan orbit pada sudut sekitar 90 derajat saat melihat garis pandang dari Bumi. (Ini adalah bagian semi-lurus dari namanya.) Jadi, sebuah pesawat ruang angkasa di orbit ini tidak pernah lewat di belakang Bulan di mana komunikasi akan terputus.

Orbit yang akan dilalui gerbang terletak sekitar 2.200 mil dari kutub utara bulan dan mengorbit 44.000 mil saat melewati kutub selatan. Satu perjalanan mengelilingi bulan akan memakan waktu sekitar satu minggu.

Dalam hal matematika dasar, jalur eksotik seperti orbit lingkaran cahaya dekat garis lurus sudah dipahami dengan baik. Tapi ini juga merupakan orbit yang belum pernah dilalui pesawat luar angkasa.

Jadi, CAPSTONE.

“Kami pikir kami memiliki karakteristik yang sangat berbeda,” kata Dan Hartmann, direktur program di Gateway. “Tetapi dengan set muatan CAPSTONE, kami dapat membantu memvalidasi model kami.”

Dalam praktiknya, tanpa satelit GPS di sekitar bulan untuk penentuan posisi yang tepat, diperlukan beberapa percobaan dan kesalahan untuk mengetahui cara terbaik untuk menjaga pesawat ruang angkasa di orbit yang diinginkan.

“Ketidakpastian terbesar adalah mengetahui di mana Anda sebenarnya berada,” kata Dr. Cheetham. “Anda tidak pernah benar-benar tahu di mana Anda berada di luar angkasa. Jadi, Anda selalu menghargai posisinya dengan ketidakpastian di sekitarnya.”

Seperti misi NASA lainnya, CAPSTONE akan melakukan triangulasi perkiraan posisinya menggunakan Sinyal dari Jaringan Luar Angkasa NASA dari antena parabola dan kemudian, jika perlu, mendorong dirinya kembali ke orbit yang diinginkan setelah melewati titik terjauh dari Bulan.

CAPSTONE juga akan menguji cara alternatif untuk menemukan lokasinya. Tidak mungkin ada orang yang menghabiskan waktu dan biaya untuk membangun jaringan GPS di sekitar Bulan. Tapi ada pesawat ruang angkasa lain, termasuk Pengorbit Pengintai Bulan NASA, mengorbit Bulan, dan lebih mungkin untuk tiba di tahun-tahun mendatang. Dengan berkomunikasi satu sama lain, armada pesawat ruang angkasa di orbit yang berbeda pada dasarnya dapat membuat sistem Global Positioning System (GPS) kustom.

Advanced Space telah mengembangkan teknologi ini selama lebih dari tujuh tahun, dan sekarang akan menguji konsepnya dengan CAPSTONE untuk mengirim sinyal bolak-balik menggunakan Lunar Reconnaissance Orbiter. “Kami akan dapat menemukan kedua pesawat ruang angkasa dari waktu ke waktu,” kata Dr. Cheetham.

Ketika saya mulai mengembangkan CAPSTONE, Advanced Space juga memutuskan untuk menambahkan jam atom skala chip komputer ke pesawat ruang angkasa dan membandingkan waktu itu dengan yang disiarkan dari Bumi. Data ini juga dapat membantu menentukan lokasi pesawat ruang angkasa.

Karena Advanced Space memiliki CAPSTONE, ia memiliki fleksibilitas untuk membuat perubahan ini tanpa izin dari NASA. Dan sementara agensi masih berkolaborasi erat dalam proyek semacam itu, fleksibilitas ini bisa menjadi keuntungan bagi perusahaan swasta seperti Advanced Space dan NASA.

“Karena kami memiliki kontrak komersial dengan vendor kami, ketika kami perlu mengubah sesuatu, tidak perlu melalui audit besar-besaran terhadap pejabat kontraktor pemerintah,” kata Dr. Cheetham. “Itu membantu dari perspektif kecepatan.”

Sisi sebaliknya adalah karena Advanced Space telah menegosiasikan biaya tetap untuk misi tersebut, perusahaan tidak dapat pergi ke NASA untuk meminta dana tambahan (meskipun menerima pembayaran tambahan karena penundaan rantai pasokan karena pandemi Covid-19). Kontrak NASA yang lebih tradisional yang dikenal sebagai “biaya tambahan” membayar perusahaan untuk apa yang mereka belanjakan dan kemudian menambahkan biaya – diterima sebagai keuntungan – di atas itu, memberikan sedikit insentif bagi mereka untuk menjaga biaya tetap terkendali.

“Ternyata, kami harus mencari cara untuk mengatasinya dengan sangat efisien,” kata Dr. Cheetham.

Ini mirip dengan strategi sukses NASA menggunakan kontrak harga tetap dengan perusahaan SpaceX milik Elon Musk, yang sekarang mengangkut kargo dan astronot ke dan dari Stasiun Luar Angkasa Internasional dengan biaya yang jauh lebih rendah daripada pesawat ulang-alik badan sebelumnya. Untuk SpaceX, investasi NASA telah memungkinkannya untuk menarik klien non-NASA yang tertarik untuk meluncurkan muatan dan astronot pribadi ke orbit.

Hingga CAPTONE, pekerjaan Advanced Space sebagian besar bersifat teoretis — menganalisis orbit dan menulis program untuk GPS khusus — daripada membangun dan mengoperasikan pesawat ruang angkasa.

Perusahaan ini sebenarnya masih belum berkecimpung dalam bisnis pembuatan pesawat luar angkasa. “Kami membeli pesawat ruang angkasa itu,” kata Dr. Cheatham. “Saya memberi tahu orang-orang bahwa satu-satunya mesin yang kami buat di sini di Advanced adalah Lego. Kami memiliki banyak koleksi Lego.”

Dalam dua dekade terakhir, Satelit kecil yang dikenal sebagai CubeSats telah berkembang biak, memungkinkan lebih banyak perusahaan untuk dengan cepat membangun pesawat ruang angkasa berdasarkan desain standar dengan setiap kubus berukuran 10 sentimeter atau empat inci. CAPSTONE adalah salah satu yang terbesar, dengan volume 12 kubus, tetapi Advanced Space dapat membelinya, secara kasar, dari Tyvak Nano-Satellite Systems di Irvine, California.

Ini masih membutuhkan banyak pemecahan masalah. Misalnya, Kebanyakan CubeSats Di orbit rendah Bumi, beberapa ratus mil di atas permukaan. Bulan hampir seperempat juta mil jauhnya.

“Tidak ada yang pernah terbang dengan cupat di bulan,” kata Dr. Cheetham. “Jadi masuk akal jika tidak ada yang membangun radio untuk menerbangkan CubeSats ke bulan. Jadi kami harus benar-benar menyelami banyak detail ini dan benar-benar terlibat dengan sekelompok orang yang berbeda untuk mendapatkan sistem yang bisa bekerja.”

Mr Hartmann, direktur Program Gateway, sangat senang dengan CAPSTONE tetapi mengatakan tidak perlu untuk bergerak maju dengan pos terdepan bulan. NASA telah memberikan kontrak untuk membangun dua unit Gateway pertama. ESA juga menyumbang dua unit.

“Bisakah kita terbang tanpanya?” Pak Hartmann berkata tentang CAPTONE. “Ya. Apakah wajib? Tidak.”

Namun dia menambahkan, “Kapan saja Anda dapat mengurangi bilah kesalahan pada model Anda selalu merupakan hal yang baik.”

Dr. Cheetham sedang mempertimbangkan apa yang akan terjadi selanjutnya, mungkin lebih banyak misi ke Bulan, baik untuk NASA atau mitra komersial lainnya. Dia juga berpikir lebih jauh dari itu.

“Saya sangat terpesona dengan pemikiran bagaimana kita bisa melakukan sesuatu yang mirip dengan Mars,” katanya. “Saya pribadi juga sangat tertarik dengan Venus. Saya pikir dia tidak mendapatkan perhatian yang cukup.”