Der 25 Kilogramm schwere CubeSat CAPSTONE der NASA wurde gestern, am 28. Juni, gestartet und erhob sich von Neuseeland aus mit einer Trägerrakete des Rocket Lab Electron in die Lüfte. CAPSTONE ist auf dem Weg zum Mond, wird dort aber erst am 13. November ankommen. Der Mond ist nur 384 km von der Erde entfernt und die bemannten Apollo-Missionen der NASA schafften die Reise in nur drei Tagen. Warum sollte CAPSTONE also mehr als vier Monate dauern?
Es dreht sich alles um Raketen. Die Apollo-Raumsonde startete mit der riesigen Saturn-V-Rakete der NASA, der leistungsstärksten, die jemals geflogen ist (obwohl die Megarakete Space Launch System und die SpaceX-Raumsonde das bald ändern könnten). Der mikrowellengroße CAPSTONE hingegen wurde mit Electron gestartet, einer 18 m hohen Trägerrakete, die kleine Satelliten in die Erdumlaufbahn befördern soll.
Daher musste das CAPSTONE-Team einen kreativen Ansatz wählen und eine viel wirtschaftlichere Route zum nächsten Nachbarn der Erde wählen. Diese Route – bekannt als Ballistic Lunar Trajectory (BLT) – erwies sich als recht kurvenreich und langwierig.
„BLT ist eine Art Niedrigenergie-Übergang, bei dem das Raumschiff in einer Entfernung von 1-2 Millionen km von der Erde gestartet wird und dann mit einem größeren Radius als zuvor und einer anderen geozentrischen Ebene der Umlaufbahn zur Erde zurückkehrt “, schrieben die Vertreter der Firma Advanced in der Beschreibung der Flugbahn Space, die die CAPSTONE-Mission im Auftrag der NASA verwaltet. „Mit der richtigen Geometrie kann ein Perigäum (die nächste Annäherung des Satelliten an die Erde während der Umlaufbahn) so gewählt werden, dass es mit der Umlaufbahn des Mondes zusammenfällt, wodurch die Raumsonde näher an den Mond herangebracht wird“, fügten sie hinzu.
Der BLT wird CAPSTONE 1,3 Millionen Kilometer von unserem Planeten entfernt tragen, bevor der CubeSat zum Erde-Mond-System zurückkehrt, sagte Rocket Lab. Die Raumsonde wird dann am 13. November in die gewünschte Umlaufbahn um den Mond eintreten.
Auf diesem Weg müssen jedoch viele wichtige Dinge getan werden. CAPSTONE befindet sich immer noch in der Erdumlaufbahn und ist mit dem Photon-Raumschiff von Rocket Lab verbunden. In den nächsten fünf Tagen wird Photon mehrere Triebwerke ausführen, um die Umlaufbahn anzuheben und den CAPSTONE immer weiter von unserem Planeten wegzubewegen. Am sechsten Tag nach dem Start wird Photon seinen letzten Start durchführen und die Geschwindigkeit des Duos auf 39 km/h erhöhen – schnell genug, um CAPSTONE auf den Weg zum Mond zu schicken.
Photon wird den CAPSTONE innerhalb von 20 Minuten nach dem letzten Burn-In einsetzen, dann wird der CubeSat seinen eigenen langsamen und stetigen Weg zum Mond – den BLT-Weg – durch eine weitere Reihe von Triebwerksbränden fortsetzen.
CAPSTONE (kurz für Lunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) steuert auf eine nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn (NRHO) um den Mond zu. Dieser stark elliptische Pfad wird den Cubesat an seinem nächstgelegenen Pass auf 1600 km und an seinem entferntesten Punkt auf 70 km vom anderen Pol bringen.
Forscher glauben, dass diese Mondumlaufbahn stabil genug ist, damit das Raumschiff darin bleiben kann, ohne viel Treibstoff zu verbrauchen. Tatsächlich ist diese wahrgenommene Stabilität einer der Hauptgründe, warum die NASA diese Umlaufbahn für Gateway gewählt hat, die kleine Raumstation, die ein Schlüsselelement des Monderkundungsprogramms Artemis der Agentur ist.
Allerdings hat noch nie zuvor ein Raumschiff den Mond NRHO besetzt, und die NASA möchte seine Stabilität testen – und das ist das Hauptziel der CAPSTONE-Mission. Kubsat wird mindestens sechs Monate am NRHO verbringen, was den Forschern eine detaillierte Charakterisierung ermöglichen wird.
CAPSTONE wird auch einige Navigations- und Kommunikationstests für Raumfahrzeuge durchführen, wobei letztere in Verbindung mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA durchgeführt werden, sagten Mitglieder des CAPSTONE-Teams. LRO umkreist den Mond auf einer traditionelleren Flugbahn.
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