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NASAのミッション「CAPSTONE (キャップストーン)」とは?

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NASAのミッション「CAPSTONE (キャップストーン)」とは?

Illustration by NASA/Daniel Rutter

Terran Orbital Corporation (テランオービタル / ティッカー:LLAP)、Rocket Lab (ロケット・ラボ / ティッカー:RKLB) も参加する、NASAのミッション「CAPSTONE (キャップストーン)」についてご紹介します。

「CAPSTONE (キャップストーン)」とは?

CAPSTONE (キャップストーン) は、電子レンジサイズのキューブサット (重量わずか55ポンド) で、Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE / シスルナ自律測位システム技術運用・航法実験) の一環として、独自の楕円軌道をテストする最初の宇宙船として使用される予定です。CAPSTONE は、NASA の Artemis (アルテミス) 計画に含まれる月周回衛星 Gateway のパスファインダーとして、革新的なナビゲーション技術を検証し、このハローシェイプ軌道の力学を確認することにより、将来の宇宙船のリスク軽減に貢献するものです。

この軌道は、正式には NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit) と呼ばれ、著しく細長い形をしています。地球と月の重力の正確なバランスポイントに位置するため、ゲートウェイのような長期ミッションに安定性をもたらし、維持に必要なエネルギーも最小限に抑えることができます。また、CAPSTONE の軌道は、月やその周辺へのミッションのための理想的な中継地となる場所を確立します。CAPSTONE の軌道は、7日ごとに月の極に接近し、極から1,000マイル、ピーク時には43,500マイルまで接近するため、他の円軌道に比べて月面に往復する宇宙船の推進能力が少なくてすみます。

CAPSTONE は、目標地点までの3ヶ月の旅路の後、少なくとも6ヶ月間、月のこの領域を周回し、軌道の特性を理解する。具体的には、NASAのモデルで予測された軌道を維持するために必要な電力と推進力を検証し、ロジスティクスの不確実性を低減します。また、革新的な宇宙船間航行ソリューションの信頼性や地球との通信能力も実証されます。NRHO は、月の南極をカバーするだけでなく、地球を遮るもののない視界を提供します。

CAPSTONE は、これらの新しいナビゲーション機能をテストするために、2台目の専用ペイロードコンピュータと無線機を搭載し、CubeSat が軌道上のどこにいるのかを判断するための計算を行います。2009年から月を周回しているNASAのルナ・リコネイサンス・オービター (LRO) は、CAPSTONE の基準点として使用されます。CAPSTONE は LRO と直接通信し、このクロスリンクから得られるデータを使って、LRO との距離やその変化の速さを測定し、それによって CAPSTONE の宇宙での位置を決定することが意図されています。

この P2P (ピアツーピア) の情報は、CAPSTONE の自律航法ソフトウェアの評価に使用されます。このソフトウェアが成功すれば、「Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS)」と呼ばれ、将来の宇宙船が地球からの追跡だけに頼らずに自分の位置を決定できるようになります。この機能により、将来の技術実証が地上からの支援なしに単独で行われるようになり、地上のアンテナは、より日常的な運用追跡よりも貴重な科学データを優先させることができるようになる可能性があります。

CAPSTONE は、2022年6月までに、ロケット研究所のエレクトロンロケットで、ニュージーランドにある Launch Complex 1 から打ち上げられる予定です。非常に野心的なスケジュールで、CAPSTONE は主要な商業的能力を実証することになります。NASAのパートナーは、ミッションの計画と運用のための最先端のツールをテストし、月、火星、および太陽系の他の目的地への小規模でより安価な宇宙開発ミッションへの道を開き、その機会を拡大する予定です。

ミッションの目的

・将来の宇宙船のために、シスルナー軌道のハロー軌道の特性を検証する。

・月の表側まで効率よく往復できるこのユニークな軌道への投入と維持の実証。

・地球からの追跡のみに頼ることなく、将来の宇宙船が月に対する自分の位置を決定できる宇宙船間航行サービスを実証する。

・将来の月探査を商業的に支援するための基盤を構築する。

・地球低軌道から月、さらにその先まで、CubeSat の小型専用打上げの経験を積む。

パートナー企業

・コロラド州ウェストミンスターにある Advanced Space (アドバンスト・スペース) が CAPSTONE の開発・運用を担当。

・カリフォルニア州アーバインの Terran Orbital Corporation (テランオービタル / ティッカー:LLAP) が CubeSat のプラットフォームを構築しています。

・カリフォルニア州サンルイスオビスポの Stellar Exploration (ステラ・エクスプロレーション) は、CAPSTONE の推進システムを提供します。

・カリフォルニア州ロングビーチにある Rocket Lab (ロケット・ラボ / ティッカー:RKLB) が打ち上げサービスを提供します。この打ち上げは、フロリダ州のNASAケネディ宇宙センターのNASA打ち上げサービスプログラムによって管理されています。

・CAPSTONE プロジェクトは、NASAの宇宙技術ミッション本部内の小型宇宙船技術プログラムによって管理されています。このプログラムは、カリフォルニアのシリコンバレーにあるNASAのエイムズ研究センターを拠点としています。

・NASAの探査システム開発ミッション本部内の Advanced Exploration Systems は、打ち上げの資金とミッションの運用をサポートしています。

・CAPS の開発は、NASAの小規模企業革新研究(SBIR)プログラムによって支援されています。

・メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターがLROを管理しています。