La asombrosa longevidad del CubeSat CAPSTONE en órbita lunar

La NASA busca tener una presencia humana sostenida en la Luna. Las misiones encaminadas a ese objetivo tendrán una necesidad creciente de no depender de conexiones directas con la Tierra para comunicarse y para usar sistemas de navegación. La capacidad de hacer esas cosas usando tan solo conexiones indirectas con la Tierra en vez de directas ha sido ensayada durante mucho más tiempo del previsto en el CubeSat CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment, o Experimento de Navegación y Operaciones Tecnológicas del Sistema de Posicionamiento Autónomo Cislunar) de la NASA.

El CAPSTONE fue lanzado al espacio el 28 de junio de 2022, mediante un cohete Electron de Rocket Lab, desde el complejo de lanzamiento 1 de Rocket Lab en la península de Mahia en Nueva Zelanda. Su misión fue la primera de tipo comercial estadounidense a la Luna. La nave, que fue diseñada y fabricada por la empresa Terran Orbital, es propiedad de la compañía Advanced Space, que se encarga directamente de controlarla.

El 14 de noviembre de ese año (o 13, según la zona horaria), esta nave del tamaño de un horno microondas entró en órbita a nuestro satélite natural.

El viaje que le llevó hasta aquí duró unos cuatro meses y medio. Es un tiempo muy largo si lo comparamos con los varios días que tardaban las naves tripuladas del programa Apolo en viajar de la Tierra a la Luna. Pero en el caso del CAPSTONE primó el ahorro de energía propulsiva sobre el tiempo de tránsito. El CubeSat se valió en buena parte de la gravedad del Sol para recorrer el camino hasta la Luna. Su trayectoria impulsada por la gravedad redujo drásticamente la cantidad de combustible que la minúscula nave necesitó para llegar a la Luna.

La órbita que adoptó CAPSTONE fue esencialmente la misma que en el futuro ocupará la Gateway, una estación espacial lunar en construcción, de la agencia espacial estadounidense y sus socios comerciales e internacionales, que ayudará al despliegue del programa Artemis de la NASA, incluyendo misiones con astronautas. En ese sentido, CAPSTONE sirve de avanzadilla para la estación Gateway.

CAPSTONE es la primera nave espacial en mantenerse en una órbita de su tipo (técnicamente definida como “órbita de halo casi rectilínea”, o NRHO por sus siglas en inglés) y el primer CubeSat en operar en la Luna.

Además de estudiar esta órbita única, la misión de la CAPSTONE también incluyó demostraciones de tecnologías que podrían ser utilizadas por futuros vehículos espaciales. Una de las más importantes es el sistema CAPS (Cislunar Autonomous Positioning System), un software de navegación desarrollado por la empresa estadounidense Advanced Space que permitiría a las naves espaciales que operen cerca de la Luna determinar su posición en el espacio sin depender exclusivamente del seguimiento desde la Tierra.

Una vez finalizada su misión principal, y viendo que se hallaba en buen estado, se decidió asignar a la nave trabajo adicional. Se determinó que el hardware existente a bordo podía ejecutar nuevos programas, sin necesidad de lanzar al espacio un nuevo satélite.

Recreación artística del CubeSat CAPSTONE en órbita a la Luna. (Ilustración: NASA)

Además de las pruebas de navegación autónoma, CAPSTONE también probó una red especial tolerante a retrasos e interrupciones. Esta red, denominada DTN, posee una arquitectura de comunicaciones diseñada para operar en el espacio profundo. A diferencia de los sistemas de internet terrestres, las comunicaciones en el espacio profundo deben funcionar a pesar de los largos retrasos y las frecuentes interrupciones de la señal. El sistema DTN afronta estos desafíos almacenando información en la nave cuando no hay conexión disponible y reenviándola automáticamente una vez que se restablecen las comunicaciones.

Con estas demostraciones, CAPSTONE se convirtió en la primera nave en volar con los protocolos DTN más recientes más allá de la órbita terrestre.

En una demostración, se inició una transmisión de datos desde CAPSTONE a la Tierra, pero la conexión se interrumpió antes de que se completara la transferencia. La nave almacenó los datos restantes hasta la siguiente oportunidad de comunicación, y la transmisión se reanudó automáticamente. Finalmente, todos los datos llegaron a su destino.

Después de casi cuatro años de demostraciones tecnológicas, las actividades de la NASA con CAPSTONE concluyeron el mes pasado. Sin embargo, Advanced Space continuará utilizando la nave como banco de pruebas para el desarrollo de nuevas tecnologías espaciales. (Fuente: NCYT de Amazings)