Capstone 02: la nuova sfida cislunare per Artemis

La Nasa, insieme ad Advanced Space e Terran Orbital, ha annunciato la missione Capstone 02, con il lancio previsto per il 2027.

Questa nuova avventura prevede l’uso di due piccoli satelliti gemelli in orbita cislunare, progettati per testare tecnologie avanzate di navigazione autonoma e operazioni di prossimità (rendezvous).

L’obiettivo principale è sviluppare e mettere alla prova le capacità necessarie per sostenere la futura Moon Base e il programma Artemis, ponendo le fondamenta per un’infrastruttura lunare sostenibile e per l’esplorazione futura di Marte.

Il cuore della missione Capstone 02 si concentra sulle operazioni di rendezvous e prossimità (RPO). I due satelliti gemelli, ciascuno del peso di circa 400 chilogrammi realizzati da Terran Orbital, eseguiranno manovre ravvicinate e voli in formazione nell’ambiente cislunare, dove le traiettorie sono influenzate simultaneamente dalla gravità della Terra, della Luna e del Sole – il cosiddetto problema dei tre corpi – rendendo la navigazione autonoma particolarmente complessa. Le tecniche di rendezvous sviluppate e testate da Capstone 02 saranno simili a quelle che la navicella Orion utilizzerà per attraccare ai lander lunari o alla Moon Base in orbita cislunare, garantendo trasferimenti sicuri per gli astronauti. Durante la missione, i due satelliti si scambieranno i ruoli di “inseguitore” e “bersaglio”, testando una vasta gamma di scenari operativi.

La missione Capstone 02 trae ispirazione dal successo del suo predecessore, il cubesat Capstone (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment). Lanciato il 28 giugno 2022 con il razzo Electron di Rocket Lab dalla Nuova Zelanda, il primo Capstone ha fatto la storia come il primo veicolo spaziale a operare in un’orbita ad alone quasi rettilinea (Near-Rectilinear Halo Orbit, Nrho). Nonostante alcune sfide lungo il cammino – come un temporaneo blackout delle comunicazioni a luglio 2022 e un’anomalia a una valvola dei propulsori a settembre che ha causato una rotazione continua – la sonda ha superato ogni difficoltà, confermando il suo posizionamento nell’orbita Nrho a novembre 2022.

A maggio 2023, Capstone ha anche testato con successo il suo sistema di navigazione autonoma, scambiando segnali con il Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) della Nasa e catturando un’immagine del Polo Nord lunare.

Mentre la missione originale si è concentrata sulla validazione dell’orbita Nrho e delle comunicazioni di base, Capstone 02 segna un passo avanti significativo. Questa nuova missione passerà dalla semplice validazione orbitale a dimostrazioni operative più complesse, fondamentali per lo sviluppo delle future infrastrutture lunari.

Capstone 02 servirà anche come un importante banco di prova per il software. La missione testerà tre suite di navigazione sviluppate dalla Nasa, raccogliendo dati preziosi durante il trasferimento a bassa energia verso la Luna. Inoltre, continuerà a perfezionare il software di navigazione Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS), già testato nel primo Capstone, che consente ai veicoli spaziali di determinare la propria posizione relativa senza dipendere esclusivamente dal tracciamento dalla Terra. Queste tecnologie puntano ad automatizzare le attività di navigazione di routine, riducendo la dipendenza dalle comunicazioni terra-spazio e aprendo la strada a nuovi concetti di missione basati su un coordinamento inter-satellitare avanzato. I satelliti trasporteranno inoltre un payload di imaging ottico sviluppato dal Lawrence Livermore National Laboratory, che supporterà le dimostrazioni di navigazione e catturerà immagini della superficie lunare.

Le operazioni di Capstone 02 si svolgeranno nell’orbita Nrho, la stessa scelta per il futuro Moon Base, che in passato era conosciuto come Lunar Gateway. Questa orbita, che trova un perfetto equilibrio gravitazionale tra la Terra e la Luna, rappresenta un ottimo compromesso per accedere alla superficie lunare, in particolare al Polo Sud, senza sprecare carburante. La missione è finanziata dalla Human Spaceflight Mission Directorate della Nasa, con il supporto della Research and Technology Mission Directorate, e sarà gestita dall’Ames Research Center, in California.

Il Moon Base sarà il primo avamposto umano permanente in orbita lunare, un punto chiave per le missioni Artemis e un laboratorio dove testare le tecnologie necessarie per i futuri viaggi verso Marte.

Le capacità di navigazione autonoma e di rendezvous che Capstone 02 dimostrerà saranno le fondamenta su cui si costruirà questa infrastruttura, contribuendo a ridurre i rischi per ogni missione lunare futura.

 

In alto: rappresentazione artistica del veicolo spaziale Capstone 02 della Nasa in orbita lunare. La missione prevede due piccoli veicoli spaziali identici che contribuiranno a sviluppare e perfezionare le tecnologie necessarie a supportare il programma Artemis, una futura base sulla Luna e l’esplorazione dello spazio profondo. Crediti: Terran Orbital / Nasa

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