28 мая 2022 года компания Rocket Lab запустила к Луне небольшой спутник, который исследует возможности необычной сильно вытянутой окололунной орбиты, а также отработает систему коммуникации и позиционирования CAPSTONE, основанную на обмене данными между спутниками напрямую, без участия центра управления полётами.
Запуск станции планировался в мае 2022 года; после нескольких переносов 28 июня в 9:55 UTC (12:55 московского времени) ракета-носитель Electron компании Rocket Lab вывела спутник в космос со стартового комплекса компании в Новой Зеландии. CubeSat, аппарат всего несколько десятков сантиметров размером и массой 25 килограммов, будет первым спутником для проверки нестандартной сильно вытянутой окололунной орбиты, а также возможностей коммуникации и навигации, предполагающих прямой обмен данными между космическими станциями минуя Землю.
Орбита спутника будет довольно необычной. Траектория полёта — очень вытянутый эллипс, почти «сплюснутый» в линию. Такая орбита так и называется — «почти прямолинейная гало-орбита» (NRHO, near rectilinear halo orbit). Орбита проходит в окрестностях одной из точек Лагранжа системы Земля—Луна, то есть областей, в которых силы притяжения Земли и Луны сбалансированы по отношению к находящемуся там космическому телу. В таких точках часто размещают космические аппараты для дополнительной стабилизации их орбиты в длительных полётах. Так, телескоп Джеймса Уэбба как раз будет работать на гало-орбите вблизи такой точки Лагранжа, только системы Земля—Солнце на расстоянии 1,5 миллионов километров от Земли. Ближайшая к Луне точка орбиты, или периселений, для CAPSTONE находится на расстоянии 1600 км, а самая дальняя (апоселений) — 70 тысяч км от Луны. Период обращения спутника по такой орбите около семи дней, при этом он будет пролетать над лунными полярными областями. Для сравнения: облёт по обычной низкой орбите вокруг Луны занимал бы около двух часов.
Полёт к расчётной орбите продолжится четыре месяца. Предполагаемое время работы спутника — шесть месяцев. Одна из задач спутника — исследование возможностей навигации и связи при помощи других космических аппаратов, минуя центр управления полётом. Так, позиционирование спутника будет осуществляться по данным лунной орбитальной станции Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Один из бортовых компьютеров на CAPSTONE будет заниматься определением местоположения аппарата, а также предоставлять информацию о координатах другим космическим аппаратам, находящимся вблизи Луны. Цель миссии также включает проверку специального навигационного программного обеспечения для этой цели CAPS (Cislunar Autonomous Positioning System). Если эксперимент пройдёт успешно, эти наработки можно будет использовать для будущих космических проектов, в которых корабли будут определять своё местоположение, общаясь напрямую, то есть сформировав «одноранговую сеть» (peer-to-peer). При этом земные антенны можно будет использовать по более интересному назначению, например, для передачи дополнительных научных данных, и не занимать их каналы навигационной информацией. Кстати, программный комплекс — очередной пример успешной коммерциализации космических исследований. Программу навигации CAPS создала компания-стартап Advanced Space, и разработкой заинтересовалось NASA.
Также при помощи спутника будет изучаться сама орбита, как одна из возможных типов орбит, пригодных для исследования космических тел. Другие, более знакомые типы орбит — низкая окололунная (как у большинства спутников; период обращения 2 часа) и далёкая ретроградная (круговая, на большом расстоянии от Луны, с периодом обращения порядка 2 недель). В первом случае много топлива необходимо для стабилизации спутника на орбите, во втором — станция обращается слишком далеко от поверхности, что затрудняет научные исследования. «Почти прямолинейная орбита» NRHO — разумный компромисс; также она интересна как промежуточная орбита при перелётах между Землёй и Луной. CAPSTONE используется для определения необходимого количества топлива для поддержания такой сравнительно неисследованной орбиты, а также частоты включения двигателей и других особенностей маневрирования на ней. В частности, разведка орбиты выполняется и «в пользу» будущей лунной орбитальной станции Lunar Gateway.
Запуск спутника можно посмотреть в записи одного из русскоязычных подкастов трансляции на канале Alpha Centauri.
