Kepulangan NASA ke Bulan Bermula Dengan Melancarkan Kiub 55 Paun

Pada tahun-tahun akan datang, NASA akan sibuk di bulan.

Roket gergasi akan menaikkan kapsul tanpa angkasawan di sekitar bulan dan belakang, mungkin sebelum akhir musim panas. Perarakan pendarat robot akan melepaskan eksperimen di bulan untuk mengumpul rim data saintifik, terutamanya tentang air ais yang terkunci di kawasan kutub. Beberapa tahun dari sekarang, angkasawan akan kembali ke sana, lebih setengah abad sejak pendaratan terakhir di bulan Apollo.

Itu semua adalah sebahagian daripada program bulan abad ke-21 NASA yang dinamakan untuk Artemis, yang dalam mitologi Yunani adalah saudara kembar Apollo.

Awal hari Isnin, kapal angkasa bernama CAPSTONE dijadualkan dilancarkan sebagai bahagian pertama Artemis menuju ke bulan. Berbanding dengan apa yang akan diikuti, ia adalah sederhana dalam saiz dan skop.

Tidak akan ada angkasawan di atas CAPSTONE. Kapal angkasa itu terlalu kecil, kira-kira sebesar ketuhar gelombang mikro. Siasatan robotik ini tidak akan mendarat di bulan.

Tetapi ia dalam banyak cara tidak seperti mana-mana misi sebelumnya ke bulan. Ia boleh berfungsi sebagai templat untuk perkongsian awam-swasta yang NASA boleh lakukan pada masa hadapan untuk mendapatkan keuntungan yang lebih baik dalam pelayaran antara planet.

“NASA telah pergi ke bulan sebelum ini, tetapi saya tidak pasti ia pernah disatukan seperti ini,” kata Bradley Cheetham, ketua eksekutif dan presiden Advanced Space, syarikat yang menguruskan misi untuk NASA.

Liputan pelancaran akan bermula pada 5 pagi waktu Timur Isnin di Televisyen NASA. Roket itu perlu dilancarkan pada saat yang tepat, pada 5:50 pagi, untuk kapal angkasa diangkat ke trajektori yang betul.

Nama penuh misi tersebut ialah Operasi Teknologi Sistem Kedudukan Autonomi Cislunar dan Eksperimen Navigasi. Ia akan bertindak sebagai peninjau untuk orbit bulan di mana stesen angkasa lepas krew akhirnya akan dibina sebagai sebahagian daripada Artemis. Pos luar itu, bernama Gateway, akan berfungsi sebagai stesen laluan di mana kru masa depan akan berhenti sebelum meneruskan ke permukaan bulan.

CAPSTONE adalah luar biasa untuk NASA dalam beberapa cara. Untuk satu, ia berada di papan pelancar bukan di Florida tetapi di New Zealand. Kedua, NASA tidak mereka bentuk atau membina CAPSTONE, dan ia juga tidak akan mengendalikannya. Agensi itu pun bukan miliknya. CAPSTONE milik Advanced Space, sebuah syarikat 45 pekerja di pinggir Denver.

Kapal angkasa mengambil trajektori yang perlahan tetapi cekap ke bulan, tiba pada 13 November. Jika cuaca atau masalah teknikal menyebabkan roket terlepas detik pelancaran serta-merta itu, terdapat peluang tambahan sehingga 27 Julai. Jika kapal angkasa itu turun tanah pada masa itu, ia masih akan sampai ke orbit bulan pada hari yang sama: 13 Nov.

Misi CAPSTONE meneruskan usaha NASA untuk bekerjasama dalam cara baharu dengan syarikat swasta dengan harapan memperoleh keupayaan tambahan pada kos yang lebih rendah dengan lebih cepat.

“Ini adalah satu lagi cara untuk NASA mengetahui perkara yang diperlukan untuk mengetahui dan mengurangkan kos,” kata Bill Nelson, pentadbir NASA.

Kontrak Advance Space dengan NASA untuk CAPSTONE, yang ditandatangani pada 2019, menelan belanja $20 juta. Perjalanan ke angkasa untuk CAPSTONE juga kecil dan murah: hanya di bawah $10 juta untuk pelancaran oleh Rocket Lab, sebuah syarikat AS-New Zealand itu adalah peneraju dalam menyampaikan muatan kecil ke orbit.

“Ia akan menjadi di bawah $30 juta dalam masa kurang dari tiga tahun,” kata Christopher Baker, eksekutif program untuk teknologi kapal angkasa kecil di NASA. “Kos yang agak pantas dan agak rendah.”

“Saya melihat ini sebagai pencari laluan untuk bagaimana kami boleh membantu memudahkan misi komersial di luar Bumi,” kata Encik Baker.

Misi utama CAPSTONE adalah untuk bertahan selama enam bulan, dengan kemungkinan satu tahun tambahan, kata Dr. Cheetham.

Data yang dikumpulkannya akan membantu perancang pos luar bulan yang dikenali sebagai Gateway.

Apabila Presiden Donald J. Trump mengisytiharkan pada 2017 bahawa keutamaan utama untuk dasar angkasa lepas pentadbirannya ialah menghantar semula angkasawan ke bulan, kata kunci di NASA adalah “boleh diguna semula” dan “mampan.”

Itu menyebabkan NASA menjadikan stesen angkasa di sekeliling bulan sebagai bahagian penting tentang bagaimana angkasawan akan sampai ke permukaan bulan. Tapak pementasan sebegitu akan memudahkan mereka mencapai bahagian bulan yang berlainan.

Misi pendaratan Artemis pertama, yang pada masa ini dijadualkan untuk 2025 tetapi mungkin akan ditolak, tidak akan menggunakan Gateway. Tetapi misi seterusnya akan.

NASA memutuskan bahawa tempat terbaik untuk meletakkan pos ini adalah di tempat yang dikenali sebagai orbit halo hampir-rectilinear.

Orbit halo ialah yang dipengaruhi oleh graviti dua jasad — dalam kes ini, Bumi dan bulan. Pengaruh kedua-dua jasad itu membantu menjadikan orbit sangat stabil, meminimumkan jumlah propelan yang diperlukan untuk memastikan kapal angkasa mengelilingi bulan.

Interaksi graviti juga mengekalkan orbit pada kira-kira sudut 90 darjah dengan pandangan garis pandang dari Bumi. (Ini adalah bahagian hampir-rectilinear nama itu.) Oleh itu, kapal angkasa dalam orbit ini tidak pernah melepasi belakang bulan di mana komunikasi akan terputus.

Orbit yang akan dilalui Gateway berada dalam jarak kira-kira 2,200 batu dari Kutub Utara bulan dan bergelung keluar sejauh 44,000 batu ketika ia melintasi Kutub Selatan. Satu perjalanan mengelilingi bulan akan mengambil masa kira-kira seminggu.

Dari segi matematik asas, trajektori eksotik seperti orbit halo hampir-rectilinear difahami dengan baik. Tetapi ini juga merupakan orbit di mana tiada kapal angkasa pernah pergi sebelum ini.

Oleh itu, CAPSTONE.

“Kami fikir kami mempunyai ciri yang sangat, sangat baik,” kata Dan Hartman, pengurus program untuk Gateway. “Tetapi dengan muatan CAPSTONE tertentu ini, kami boleh membantu mengesahkan model kami.”

Dalam praktiknya, tanpa sebarang satelit sistem penentududukan global di sekeliling bulan untuk menentukan lokasi yang tepat, ia mungkin memerlukan beberapa percubaan dan kesilapan untuk memikirkan cara terbaik untuk mengekalkan kapal angkasa dalam orbit yang dikehendaki.

“Ketidakpastian terbesar sebenarnya adalah mengetahui di mana anda berada,” kata Dr. Cheetham. “Anda tidak pernah di angkasa lepas sebenarnya tahu di mana anda berada. Jadi anda sentiasa mempunyai anggaran di mana ia berada dengan ketidakpastian di sekelilingnya.”

Seperti misi NASA yang lain, CAPSTONE akan membuat triangulasi anggaran kedudukannya menggunakan isyarat daripada Rangkaian Angkasa Dalam NASA antena hidangan radio dan kemudian, jika perlu, dorong dirinya kembali ke arah orbit yang dikehendaki sejurus selepas melepasi titik paling jauh dari bulan.

CAPSTONE juga akan menguji kaedah alternatif untuk mencari kedudukannya. Tidak mungkin sesiapa akan menghabiskan masa dan perbelanjaan untuk membina rangkaian GPS di sekitar bulan. Tetapi terdapat kapal angkasa lain, termasuk Pengorbit Lunar Reconnaissance NASA, mengelilingi bulan, dan banyak lagi kemungkinan akan tiba pada tahun-tahun akan datang. Dengan berkomunikasi antara satu sama lain, armada kapal angkasa dalam orbit yang berbeza pada dasarnya boleh menyediakan GPS ad hoc.

Advanced Space telah membangunkan teknologi ini selama lebih daripada tujuh tahun, dan kini ia akan menguji konsep dengan CAPSTONE menghantar isyarat berulang-alik dengan Lunar Reconnaissance Orbiter. “Kami akan dapat menentukan di mana kedua-dua kapal angkasa berada dari masa ke masa,” kata Dr. Cheetham.

Semasa ia mula membangunkan CAPSTONE, Advanced Space juga memutuskan untuk menambah jam atom berskala cip komputer pada kapal angkasa dan membandingkan masa itu dengan apa yang disiarkan dari Bumi. Data itu juga boleh membantu menentukan lokasi kapal angkasa.

Oleh kerana Advanced Space memiliki CAPSTONE, ia mempunyai fleksibiliti untuk membuat perubahan itu tanpa mendapat kebenaran daripada NASA. Dan sementara agensi itu masih bekerjasama rapat dalam projek sedemikian, fleksibiliti ini boleh menjadi rahmat untuk kedua-dua syarikat swasta seperti Advanced Space dan untuk NASA.

“Oleh kerana kami mempunyai kontrak komersial dengan vendor kami, apabila kami perlu menukar sesuatu, ia tidak perlu melalui semakan besar pegawai kontrak kerajaan,” kata Dr. Cheetham. “Itu membantu dari perspektif kelajuan.”

Sebaliknya, kerana Advanced Space telah merundingkan bayaran tetap untuk misi itu, syarikat itu tidak dapat pergi ke NASA untuk meminta wang tambahan (walaupun ia menerima bayaran tambahan kerana kelewatan rantaian bekalan yang disebabkan oleh pandemik Covid-19). Kontrak NASA yang lebih tradisional yang dikenali sebagai “kos tambah” membayar balik syarikat untuk apa yang mereka belanjakan dan kemudian menambah yuran – diterima sebagai keuntungan – selain itu, yang memberikan sedikit insentif untuk mereka mengekalkan kos terkawal.

“Apabila perkara itu timbul, kami perlu memikirkan cara untuk menanganinya dengan sangat cekap,” kata Dr. Cheetham.

Ini adalah serupa dengan strategi kejayaan NASA menggunakan kontrak harga tetap dengan SpaceX milik Elon Musk, yang kini mengangkut kargo dan angkasawan ke dan dari Stesen Angkasa Antarabangsa pada kos yang jauh lebih rendah daripada pengangkutan angkasa lepas agensi itu pernah lakukan. Bagi SpaceX, pelaburan NASA membolehkannya menarik pelanggan bukan NASA yang berminat untuk melancarkan muatan dan angkasawan persendirian ke orbit.

Sehingga CAPSTONE, kerja Advanced Space kebanyakannya bersifat teori — analisis orbit dan perisian penulisan untuk GPS ad hocnya — bukan membina dan mengendalikan kapal angkasa.

Syarikat itu masih belum benar-benar dalam perniagaan pembinaan kapal angkasa. “Kami membeli kapal angkasa itu,” kata Dr. Cheetham. “Saya memberitahu orang bahawa satu-satunya perkakasan yang kami bina di sini di Advanced ialah Legos. Kami mempunyai koleksi Lego yang hebat.”

Dalam beberapa dekad yang lalu, satelit kecil yang dikenali sebagai CubeSats telah berkembang biak, membolehkan lebih banyak syarikat membina kapal angkasa dengan cepat berdasarkan reka bentuk piawai di mana setiap kiub bersaiz 10 sentimeter atau empat inci. CAPSTONE adalah antara yang terbesar, dengan jumlah 12 kiub, tetapi Advanced Space dapat membelinya, hampir di luar rak, daripada Tyvak Nano-Satellite Systems of Irvine, Calif.

Itu masih memerlukan banyak penyelesaian masalah. Sebagai contoh, kebanyakan CubeSats berada di orbit Bumi rendah, hanya beberapa ratus batu di atas permukaan. Bulan adalah hampir suku juta batu jauhnya.

“Tiada siapa yang menerbangkan CubeSat di bulan,” kata Dr. Cheetham. “Jadi masuk akal bahawa tiada siapa yang membina radio untuk menerbangkan CubeSats di bulan. Oleh itu, kami harus benar-benar menyelami untuk memahami banyak butiran tersebut dan benar-benar bekerjasama dengan beberapa orang yang berbeza untuk memiliki sistem yang boleh berfungsi.”

En. Hartman, pengurus program Gateway, teruja dengan CAPSTONE tetapi mengatakan ia tidak penting untuk bergerak ke hadapan dengan pos luar bulan. NASA telah pun memberikan kontrak untuk pembinaan dua modul pertama Gateway. Agensi Angkasa Eropah juga menyumbang dua modul.

“Bolehkah kita terbang tanpanya?” Kata Encik Hartman tentang CAPSTONE. “Ya. Adakah ia wajib? Tidak.”

Tetapi dia menambah, “Bila-bila masa anda boleh mengurangkan bar ralat dalam model anda adalah perkara yang baik.”

Dr. Cheetham sedang memikirkan apa yang akan berlaku seterusnya, mungkin lebih banyak misi ke bulan, sama ada untuk NASA atau rakan komersial lain. Dia juga berfikir lebih jauh.

“Saya sangat tertarik untuk memikirkan bagaimana kita boleh melakukan perkara yang serupa dengan Marikh,” katanya. “Saya sebenarnya agak berminat secara peribadi dengan Venus juga. Saya rasa ia tidak mendapat perhatian yang mencukupi.”

We would love to give thanks to the writer of this article for this remarkable content

Kepulangan NASA ke Bulan Bermula Dengan Melancarkan Kiub 55 Paun


Explore our social media accounts and also other pages related to themhttps://paw6.info/related-pages/