A Espaçonave CAPSTONE da NASA Completa Missão Estendida Testando Tecnologias Lunares

Prezados amantes das atividades espaciais!

 

No dia 06/07, o portal da NASA informou que a Espaçonave CAPSTONE da agência havia Completado sua Missão Estendida testando Tecnologias Lunares.

 

Créditos: NASA

O Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE) alcançou todos os objetivos primários e estendidos da missão.

 

De acordo com a nota do portal, à medida que a NASA se prepara para uma presença humana sustentada na Lua, as missões exigirão cada vez mais espaçonaves que possam navegar e se comunicar sem uma conexão direta com a Terra.

 

O Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment, ou CAPSTONE, da NASA, validou e avançou essas capacidades.

 

Projetado para testar e validar tecnologias na órbita lunar, o CAPSTONE foi lançado em junho de 2022 e se tornou a primeira missão comercial dos EUA na Lua. A espaçonave testou operações em órbitas de três corpos ao redor da Lua, usando a gravidade combinada da Terra e da Lua para reduzir o combustível necessário para manter uma trajetória lunar estável. Ela se tornou a primeira espaçonave a voar e caracterizar essa órbita para futuras missões de exploração e ciência. Propriedade e operada pela Advanced Space, a espaçonave do tamanho de um micro-ondas recebeu então uma extensão de missão de 15 meses, tornando-se um banco de testes para tecnologias avançadas de comunicação, redes, navegação autônoma e satélites definidos por software.

 

Crédito: NASA/Dominic Hart

Dylan Schmidt, líder de integração e testes de montagem do CAPSTONE, à direita, e Lachlan Moore, engenheiro de integração de sistemas, à esquerda, instalam painéis solares na espaçonave CAPSTONE na Tyvak Nano-Satellite Systems, Inc., em Irvine, Califórnia.

 

Em vez de lançar um novo satélite, a Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da NASA demonstrou que o hardware existente do CAPSTONE poderia hospedar novas aplicações após o lançamento, transformando a espaçonave em uma plataforma de demonstração de tecnologia lunar flexível e de excelente custo-benefício. A Divisão SCaN (Space Communications and Navigation) Division will now use the data to demonstrate innovative networking and navigation techniques on future experiments.

 

“Operar múltiplos experimentos simultaneamente a bordo da mesma espaçonave permite que a NASA avalie como essas tecnologias funcionam juntas em um ambiente lunar real”, disse Greg Stover, diretor da Divisão de Pesquisa Avançada e Tecnologia dentro da Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da NASA na sede da NASA em Washington. “Investimentos em operações autônomas e infraestrutura de comunicações resiliente são essenciais para garantir a liderança dos EUA à medida que a atividade ao redor da Lua continua a aumentar.”

 

Dois experimentos a bordo do CAPSTONE usaram infraestrutura definida por software para avançar dois elementos essenciais para missões futuras: navegação autônoma e comunicações no espaço profundo. O software autônomo de Navegação, Guia e Controle, ou autoNGC, é projetado para permitir que uma espaçonave determine onde está, para onde está indo e como chegar onde precisa estar sem esperar por instruções do solo. Embora partes do software já tivessem voado anteriormente na órbita da Terra, o CAPSTONE marcou a primeira vez que o autoNGC foi testado na Lua.

 

“Para demonstrar realmente que algo funciona, você precisa colocá-lo para voar”, disse Sun Hur-Diaz, investigadora principal do projeto de desenvolvimento de tecnologia autoNGC no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “O ambiente real é a chave.”

 

“Para demonstrar realmente que algo funciona, você precisa colocá-lo para voar. O ambiente real é a chave.

 

Sun Hur-Diaz

Investigadora Principal do Projeto autoNGC, NASA Goddard Space Flight Center”

 

Os pesquisadores também avaliaram o desempenho do autoNGC com contato limitado com a Terra. Enquanto as antenas da Deep Space Network da NASA apoiavam o voo de teste tripulado da Artemis II ao redor da Lua, a janela de comunicações do CAPSTONE caiu para apenas algumas passagens por semana.

 

Essas lacunas se tornaram um dos testes mais valiosos do experimento. Sem dados da Terra, o autoNGC determinou a localização do CAPSTONE usando uma câmera rastreadora de estrelas a bordo para registrar imagens da Lua, da Terra e de outros corpos celestes. O sistema baseado em câmera, conhecido como navegação óptica, às vezes superou os métodos baseados em solo para navegação em tempo real a bordo, avançando tecnologias para futuras missões no espaço profundo.

 

Junto com os testes de navegação autônoma, o CAPSTONE também testou a rede tolerante a atrasos/interrupções (DTN), uma arquitetura de comunicação projetada para o espaço profundo. Ao contrário dos sistemas de internet baseados na Terra, as comunicações no espaço profundo devem funcionar apesar de longos atrasos e interrupções frequentes de sinal. O sistema DTN aborda esses desafios armazenando informações na espaçonave quando nenhuma conexão está disponível e encaminhando-as automaticamente assim que as comunicações são restabelecidas. Com essas demonstrações, o CAPSTONE tornou-se o primeiro a voar com os protocolos DTN mais recentes além da órbita da Terra e o primeiro a executá-los no Core Flight System da NASA, uma estrutura de código aberto que pode ser implementada em qualquer espaçonave.

 

Em uma demonstração, os engenheiros começaram a transmitir dados do CAPSTONE para a Terra, mas a conexão caiu antes que a transferência fosse concluída. A espaçonave armazenou os dados restantes até a próxima oportunidade de comunicação, e a transmissão foi retomada automaticamente. Cada fragmento de dado chegou ao destino.

 

Crédito: NASA

Representação artística retratando astronautas, habitats, jipes lunares (rovers), sistemas de energia e operações de carga apoiando atividades humanas sustentadas na Base Lunar perto do Polo Sul lunar. As tecnologias que o CAPSTONE testou podem ser essenciais para a crescente infraestrutura de comunicações e navegação lunar da NASA.

“Você pode imaginar um astronauta caminhando atrás de uma colina lunar ou descendo em uma cratera e perdendo temporariamente a conectividade”, disse Ben Anderson, engenheiro de sistemas da Near Space Network no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Esta tecnologia permite que esses dados sejam retransmitidos automaticamente assim que as comunicações forem restauradas.”

 

Além de suas conquistas primárias, a segunda vida do CAPSTONE como uma plataforma de testes definida por software demonstrou que novas tecnologias podem ser testadas e comprovadas de forma acessível diretamente em seu ambiente operacional.

 

Após quase quatro anos de maturação tecnológica, as atividades da NASA no CAPSTONE foram concluídas em junho de 2026, enquanto a Advanced Space continuará a usar a espaçonave como um banco de testes para o desenvolvimento de tecnologia.

 

A espaçonave CAPSTONE foi projetada e construída pela Terran Orbital e é de propriedade e operada pela Advanced Space. A Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da NASA gerenciou a missão por meio do programa de Pequenas Espaçonaves e Sistemas Distribuídos, sediado no Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, Califórnia. Elementos do conjunto de tecnologias do CAPSTONE foram apoiados pelo programa de Pesquisa em Inovação de Pequenas Empresas da NASA. As demonstrações do autoNGC e do DTN realizadas durante a missão estendida do CAPSTONE foram gerenciadas pela Divisão SCaN da NASA, sediada na sede da NASA em Washington.

 

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