Rückkehr zum Mond – erste Schritte - Panorama

Als Wegbereiter für &bdquo;Gateway“, einen Außenposten in der Mondumlaufbahn, der Teil des Artemis-Programms der NASA ist, wird CAPSTONE dazu beitragen, das Risiko für zukünftige Raumfahrzeuge zu verringern, indem zukunftsweisende Navigationstechnologien eingesetzt und die Dynamik einer haloförmigen Umlaufbahn überprüft werden. Diese Umlaufbahn, die offiziell als &bdquo;Near Rectilinear Halo Orbit“ (NRHO) bekannt ist, ist deutlich verlängert. ihre Position an einem präzisen Gleichgewichtspunkt in den Gravitationskräften von Erde und Mond bietet Stabilität für Langzeitmissionen wie eben &bdquo;Gateway“, einer von NASA, ESA und anderen kleineren Organisationen geplante Raumstation, die den Mond umkreisen und – anders als die ISS – nicht durchgängig besetzt sein soll. Im Rahmen des Artemis-Programms zur Rückkehr des Menschen zum Mond soll &bdquo;Gateway“ in etwa 2 Jahren als Zwischenstation für bemannte Missionen zum Mond dienen und Technologien für spätere bemannte Marsmissionen erproben. Dieses Projekt erfordert nur mehr einen minimalen Energieaufwand für die Aufrechterhaltung der Umlaufbahn und der Systeme. Die Umlaufbahn von CAPSTONE schafft demnach auch einen Standort, der ein idealer Ausgangspunkt für Missionen zum Mond und darüber hinaus ist. Die Umlaufbahn wird CAPSTONE alle 7 Tage auf seinem Nahvorbeiflug bis auf etwa 2.000 Kilometern an einen Mondpol und auf seinem Höhepunkt auf 70.000 Kilometern an den anderen Pol heranbringen, was eben weniger Antriebskapazität für Raumfahrzeuge erfordert, die zur Mondoberfläche und von dort wegfliegen, als andere kreisförmige Umlaufbahnen. Ein CubeSat ist eine besondere Klasse miniaturisierter Satelliten, die meist auf einer Würfelform basieren. CubeSats haben eine Masse von nicht mehr als 2 kg (4,4 lb) pro Einheit und verwenden häufig handelsübliche (COTS) Komponenten für ihre Elektronik und Struktur. CubeSats werden von Trägerraketen in die vorgesehene Umlaufbahn gebracht und kraft ihres überschaubaren Herstellungsaufwands je nach Einsatzgebietes inzwischen zu tausenden ins All gestartet. Der Würfel CAPST ONE unternahm eine viermonatige Reise vom Start bis zur Umlaufbahn, dabei überwand er Herausforderungen im Zusammenhang mit Steuerung von Kommunikation und Antrieb, und führte am 13. November des vergangenen Jahres ein erstes Einführmanöver in die Mond-Umlaufbahn durch. In den folgenden Tagen führte das CAPSTONE-Missionsbetriebsteam unter der Leitung des für die Umsetzung betrauten Unternehmens &bdquo;Advanced Space“ aus Westminster (Colorado) analysierte Daten des Raumfahrzeugs durch, um zu ermitteln, dass sich das Projekt in der erwarteten Umlaufbahn befand, und erledigte 2 Präzessionsmanöver, um seine Spur zu verfeinern. CAPSTONE wird diesen Bereich um den Mond mindestens 6 Monate lang umkreisen, um die Eigenschaften der Umlaufbahn zu verstehen. Insbesondere wird es die von den NASA-Modellen vorhergesagten Leistungs- und Antriebsanforderungen für die Aufrechterhaltung seiner Umlaufbahn validieren und so logistische Unsicherheiten reduzieren. Es wird auch die Zuverlässigkeit innovativer Navigationslösungen von Raumfahrzeug zu Raumfahrzeug sowie die Kommunikationsfähigkeiten mit der Erde demonstrieren. Das NRHO bietet neben der Abdeckung des Mondsüdpols auch den Vorteil einer ungehinderten Sicht auf die Erde. Das erste Modul der &bdquo;Gateway“ benannten Raumstation im Orbit um den Mond soll im Jahr 2024 oder 2025 zusammen mit einem provisorischen kleinen Wohnmodul Solarzellen zur Stromversorgung sowie Triebwerke in eine Mondumlaufbahn bringen. Zusätzlich soll mit dem ersten Logistikmodul ein Multifunktionsroboterarm permanent angebracht werden. In der Folge will man ein temporäres Logistikmodul in Form eines Raumfrachters einrichten, bevor ls vierte Komponente zusammen mit Artemis 4 ein von der ESA (European Space Agency) und JAXA( Japan Aerospace Exploration Agency) gebautes, größeres Wohnmodul (&bdquo;International Habitat“, I-HAB) angekoppelt werden soll, um längere Aufenthalte in der Station zu ermöglichen. Als fünftes soll zusammen mit Artemis 5 ein von der ESA gebautes Modul angebracht werden, welches Kommunikation und Wiederbetankung für das Gateway übernehmen soll (&bdquo;European System Providing Refueling, Infrastructure and Telecommunications“, ESPRIT). Ehrgeiziger Zeitplan Um diese neuen Navigationsfähigkeiten zu testen, verfügt CAPSTONE über einen zweiten speziellen Nutzlast-Flugcomputer und ein Funkgerät, die Berechnungen durchführen, um zu bestimmen, wo sich der CubeSat auf seiner Umlaufbahn befindet. Der &bdquo;Lunar Reconnaissance Orbiter“ (LRO) der NASA umkreist seit 2009 den Mond und wird als Referenzpunkt für CAPSTONE dienen. Die Absicht besteht darin, dass CAPSTONE direkt mit dem LRO kommuniziert und die von dieser Vernetzung erhaltenen Daten nutzt, um zu messen, wie weit es vom LRO entfernt ist und wie schnell sich der Abstand zwischen den beiden ändert, was wiederum die Position von CAPSTONE im Raum bestimmt. Diese Peer-to-Peer-Informationen werden zur Bewertung der autonomen Navigationssoftware von CAPSTONE verwendet. Im Erfolgsfall wird diese als &bdquo;Cislunar Autonomous Positioning System“ (CAPS) bezeichnete Software es künftigen Raumfahrzeugen ermöglichen, ihren Standort zu bestimmen, ohne sich ausschließlich auf die Ortung von der Erde aus verlassen zu müssen. Diese Fähigkeit könnte es künftigen Technologiedemonstrationen ermöglichen, selbstständig und ohne Unterstützung von einer irdischen Basiseinheit aus durchzuführen, wertvolle wissenschaftliche Daten gegenüber routinemäßiger Betriebsverfolgung vorzuziehen. Neuartige Abschuss-Vorrichtung CAPSTONE wurde am 28. Juni 2022 an Bord einer Electron-Rakete von Rocket Lab von einem neuartigen Abschuss-Vorrichtung des Unternehmens &bdquo;Advanced Space“ in Neuseeland gestartet. Mit einem sehr ehrgeizigen Zeitplan wird CAPSTONE wichtige kommerzielle Fähigkeiten unter Beweis stellen. NASA-Partner werden modernste Werkzeuge für die Missionsplanung und den Missionsbetrieb testen und so den Weg ebnen und die Möglichkeiten für kleine und erschwinglichere Weltraum- und Erkundungsmissionen zum Mond, zum Mars und zu anderen Zielen im gesamten Sonnensystem erweitern. Neben dem erfolgreichen CAPS-Test erreichte CAPSTONE ein weiteres Missionsziel, nämlich mindestens 6 Monate lang die nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn zu fliegen. Dies markiert das Ende der Hauptmission des Raumfahrzeugs und CAPSTONE wird während seiner erweiterten Missionsphase bis zu einem Jahr lang im Orbit fliegen und die Bordtechnologien testen.