Todo listo para CAPSTONE: la misión que permitirá el regreso de la NASA a la Luna
Mientras la NASA y una buena pléyade de empresas ultiman los últimos detalles para el lanzamiento de la misión CAPSTONE echamos un vistazo a este pequeño cubesat que estudiará la Luna.
Despegue de la misión CAPSTONE de la NASA hacia la Luna en directo
¿Qué significa CAPSTONE?
CAPSTONE son las siglas en inglés de Experimento de Navegación y Operaciones de Tecnología del Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar.
Desgranemos un poco este nombre, CAPS es el nombre del principal instrumento de la misión. Este instrumento consiste básicamente en un ordenador de abordo completo con un paquete de software novedoso y una radio. Este ordenador realizará constantemente cálculos para determinar donde de la órbita se encuentra. Para ello aun así se necesita un punto de referencia, para ello se empleará la LRO. Ambas naves establecerán un enlace por radio y así CAPS averiguara velocidad y distancia de la LRO, esto permitirá establecer su posición en la órbita y ver los cambios que va sufriendo esta.
Este experimento permitirá a futuro descongestionar la red DSN (Deep Space Network) permitiendo que otras naves averigüen su posición sin necesidad de ocupar tiempo en la red que en los últimos años ha sufrido achaques debido a la cantidad de misiones activas más allá de la Tierra.
La misión más importante de este cubesat será la de comprobar la estabilidad de la órbita llamada NRHO (Orbita de halo cuasi rectilínea).
Esto se hace debido a que la luna tiene grandes variaciones gravitacionales dependiendo de donde nos encontremos. La gravedad es una fuerza que depende de dos factores, la masa y la distancia a la que te encuentres de esa masa.
La masa viene determinada por la densidad y la concentración de los materiales presentes en la superficie y en capas inferiores. La disparidad de estos es la causa original.
Mascones
En la cara visible de la luna hay presentes cinco mascones (mascon, abreviación de mass concentration, concentración de masa en inglés), todos ellos en los conocidos como mares lunares. Estos mares son enormes formaciones geológicas de origen volcánico. Durante los periodos más iniciales de la luna esta tenía una muy importante actividad volcánica, una vez estos procesos decayeron las enormes coladas de lava que cubrían el satélite se fueron asentando en grandes llanuras que ahora conocemos como mares lunares.
En resumen, las orbitas bajas lunares son imposibles de mantener. Como ejemplo, el Apollo 16 desplegó antes de abandonar la orbita lunar un sub satélite que estaba pensado que actuase en conjunto con otro que había sido desplegado por el Apollo 15 ocho meses antes. Este fue desplegado en una órbita de 89×122 kilómetros de altura.
Este satélite estaba pensado para que estudiase la superficie lunar durante al menos un año y medio. Así que la sorpresa fue mayúscula cuando apenas dos semanas y media después la órbita se había degenerado tanto que en su punto más bajo únicamente estaba a diez kilómetros sobre la superficie lunar. Cuando se dieron cuenta del problema rápidamente se ordenó el uso de los sistemas de propulsión de abordo.
Esto lo devolvió a un perigeo de cincuenta kilómetros, que se consideró seguro. Sin embargo, no lo fue durante demasiado tiempo. El 29 de mayo de 1972, tan solo 35 días después de su despliegue y habiendo completado 425 órbitas se estrelló finalmente contra la superficie lunar.
Tras pertinentes investigaciones la conclusión de Alex S. Konoliev, científico planetario en el Laboratorio de Propulsión a Chorro fue la siguiente: “La Luna es extraordinariamente variable en el sentido gravitacional, y no me refiero solo a montañas o topografía física. Me refiero en cuanto a masa. Lo que aparentan ser mares lunares de lava tienen enormes anomalías gravitacionales positivas”.
Las anomalías gravitacionales en estos lugares pueden llegar al medio punto porcentual. Sería lo suficiente como para ser percibido por un astronauta en la superficie. “Si estuvieras parado en el borde de uno de estos mares sujetando una pesa de plomo esta se separaría un tercio de la vertical [unos 30º] apuntando hacia el mascon”
Allanar el camino a las misiones Artemisa
El destino preferente para las misiones tripuladas a la superficie lunar Artemisa será el polo sur lunar debido a la alta concentración de hidróxidos que apuntan con bastante probabilidad a la presencia de hielos de agua.
Sin embargo, entre los muchos pros y contras que se manejan para acceder con misiones tripuladas al polo sur lunar, en misiones de larga duración, es la dificultad a la hora de comunicarse con esta parte de la superficie lunar, siendo necesario el uso de algún satélite repetidor o similar para mantener comunicaciones estables.
Esto se solucionará en las misiones Artemisa con el lanzamiento de la estación espacial Gateway a la misma orbita que CAPSTONE. Gateway será un hub de comunicaciones entre los controladores en la tierra y los astronautas en la superficie, además de servir como laboratorio en orbita. Pero realmente y hasta que empiecen a llegar los módulos internacionales, esta será su principal función, además de la de dar alojamiento y espacio extra para los astronautas que no desciendan a la superficie.
Esta órbita permite mantener dos meses de enlace constante con la Tierra con únicamente noventa minutos “en sombra” (como se denomina al periodo sin comunicaciones de una nave por estar en el lado opuesto de un cuerpo respecto de La Tierra).
El cubesat en sí mismo
Esta es una misión bastante ambiciosa dentro de lo que es, siendo el primer cube sat que entrará en orbita de un cuerpo distinto a la Tierra. Pero no es el primero en abandonar la órbita planetaria ya que la misión InSight transportó dos para mantener las comunicaciones durante su descenso a través de la atmósfera marciana.
Como la mayoría de pequeños satélites en la actualidad empleará un pequeño cohete en su camino al espacio, sin embargo, será la primera misión lunar para el cohete lanzador, el pequeño Electron de Rocket Lab. Y es el cohete más pequeño empleado nunca para una misión a la Luna.
Más información sobre este pequeño cohete y su prometedor futuro
Más allá del cohete el satélite está construido por una buena cantidad de empresas encargándose cada una de un apartado. Las más importantes son:
Terran Orbital: A través de una subsidiaria son los encargados del diseño, desarrollo e implementación de los instrumentos
Stellar exploration: Empresa que se encarga de la propulsión del satélite
Advanced Space: Propietarios y operadores de la misión. Además, son los fabricantes del principal instrumento, CAPS.
Gracias a Stellar exploration que han sido tan amables de contestar algunas preguntas tenemos algunos detalles técnicos extras muy reseñables.
Por ejemplo y al contrario que la etapa Photon que hará la mayor parte del trabajo y que usa combustible «verde», CAPSTONE empleará hidracina bi propelente en sus motores (tiene cuatro).
“Creemos que es la opción de mayor fiabilidad y la mas probada, a un coste que es muy competitivo con muchos nuevos propelentes” declaró un representante de la empresa.
Gracias a lo estable de la orbita según los modelos debería ser capaz de cumplir su misión primaria de seis meses con únicamente tres kilos doscientos gramos de combustible. Pese al poco propelente transportado es suficiente para desarrollar un dV de aproximadamente doscientos treinta m/s.
Además, sería de esperar que pudiese desarrollar al menos una parte de su misión extendida que llevaría la misión hasta los dos años de duración antes de terminar estrellándose en algún lugar por determinar de la superficie lunar.