چرا کاوشگر کوچک کپستون ناسا اینقدر طول می‌کشد تا به ماه برسد؟

کپستون 28 ژوئن پرتاب شد اما تا 13 نوامبر به مدار ماه نمی‌رسد.

تصویر هنری از کیوبست کپستون ناسا در مدار ماه  (اعتبار تصویر: ناسا/دانیل راتر)

این فضاپیمای کوچک سفر بزرگی پیش روی دارد.

کیوبست کپستون 55 پوندی (25 کیلوگرمی) ناسا 28 ژوئن به فضا پرتاب شد و از نیوزلند بر فراز یک تقویت کننده الکترون آزمایشگاه موشکی به آسمان بلند شد. کپستون به ماه می‌رود، اما تا 13 نوامبر به آنجا نخواهد رسید.

ماه فقط 238900 مایل (384500 کیلومتر) از زمین فاصله دارد. ماموریتهای آپولوی سرنشین‌دار ناسا این سفر را تنها در سه روز انجام دادند. پس چرا کپستون بیش از چهار ماه طول می‌کشد؟

همه چیز مربوط به خود موشک است. فضاپیمای آپولو بر فراز  Saturn V پرتاب شد، قدرتمندترین موشکی که تا به حال پرواز کرده است (اگرچه موشک بزرگ سیستم پرتاب فضایی آژانس و وسیله نقلیه استارشیپ اسپیس ایکس به زودی می‌توانند آن را تغییر دهند). در مقابل، کپستون به اندازه یک اجاق مایکروویو، بر روی الکترون، پرتابگر 59 فوتی (18 متری) پرتاب شد که برای ارسال ماهواره‌های کوچک به مدار زمین طراحی شده بود.

بنابراین، تیم کپستون مجبور شد خلاقیت به خرج دهد و مسیر بسیار کم مصرف‌تری را برای نزدیک‌ترین همسایه زمین انتخاب کند. این مسیر – که به عنوان مسیر انتقال بالستیک ماه (BLT) شناخته می‌شود –  مداری زمان‌بر بود.

BLTها نوعی انتقال انرژی کم هستند که در آن فضاپیما در فاصله 1 تا 2 میلیون کیلومتری (600000 تا 1.2 میلیون مایلی) از زمین (جایی که اغتشاش گرانشی خورشید غالب می‌شود) پرتاب می‌شود، سپس با شعاع بزرگتر به زمین باز می‌گردد.

نمایندگان آزمایشگاه راکتس در کیت مطبوعاتی ماموریت نوشتند که BLT کپستون آن را 810000 مایل (1.3 میلیون کیلومتر) از سیاره ما خواهد برد، قبل از اینکه کیوبست به سمت منظومه زمین-ماه کشیده شود. سپس فضاپیما در 13 نوامبر به مدار مورد نظر خود در اطراف ماه می‌رود.

کپستون هنوز در مدار زمین است و به فضاپیمای فوتون آزمایشگاه راکت متصل است. فوتون در طی پنج روز آینده چند بار موتور در مدار افزایش می‌دهد و کپستون به مسیر دورتر و دورتر از سیاره ما رانده می‌شود. در روز ششم پس از بلند شدن، فوتون مرحله نهایی را انجام می‌دهد و سرعت دوتایی را به 24500 مایل در ساعت (39500 کیلومتر در ساعت) افزایش می‌دهد – به اندازه‌ای سریع که کپستون را در راه خود به ماه بفرستد.

نمایندگان آزمایشگاه راکتی گفتند که فوتون ظرف 20 دقیقه پس از سوختن نهایی، کپستون را مستقر خواهد کرد. سپس کیوبست راه خود را آرام و پیوسته به ماه – مسیر BLT – توسط یک سری دیگر از شلیک‌های موتور طی می‌کند.

کپستون در مداری نزدیک به هاله مستطیلی به دور ماه خواهد چرخید، مسیری که هیچ فضاپیمایی تا به حال آن را اشغال نکرده است. (اعتبار تصویر: فضای پیشرفته)

CAPSTONE (مخفف “Cislunar Autonomous Positioning Technology System Operations and Navigation Experiment“) به سمت یک مدار هاله مستطیلی نزدیک (NRHO) به دور ماه می‌رود. این مسیر بسیار بیضوی، مکعب را در فاصله 1000 مایلی (1600 کیلومتری) از یک قطب ماه در نزدیکترین گذرگاه و 43500 مایلی (70000 کیلومتری) از قطب دیگر در دورترین نقطه خود طی می‌کند.

محققان فکر می‌کنند این NRHO قمری کاملاً پایدار است و به یک فضاپیما اجازه می‌دهد بدون مصرف سوخت زیاد در آن باقی بماند. در واقع، این ثبات فرضی یکی از اصلی‌ترین دلایلی است که ناسا این مدار را برای گیت‌وی، ایستگاه فضایی کوچکی انتخاب کرد که بخش کلیدی برنامه اکتشاف ماه آرتمیس آژانس است.

با این حال، هیچ سفینه‌ای قبلاً یک NRHO قمری را اشغال نکرده است و ناسا می‌خواهد پایداری آن را تأیید کند – و این هدف اصلی ماموریت کپستون است. کیوبست حداقل شش ماه را در NRHO سپری خواهد کرد و به محققان این امکان را می‌دهد که آن را با جزئیات توصیف کنند.

اعضای تیم کپستون گفته‌اند که کپستون همچنین برخی از آزمایشهای ناوبری و آزمایشهای ارتباطی فضاپیما را انجام خواهد داد که مورد دوم در هماهنگی با مدارگرد شناسایی ماه ناسا (LRO) است. LRO در مسیری سنتی‌تر به دور ماه می‌چرخد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

Why it’ll take NASA’s tiny CAPSTONE probe so long to reach the moon

By Mike Wall 

https://www.space.com/nasa-capstone-moon-cubesat-long-journey-explained