캡스톤

3. 우주선

캡스톤 우주선은 12U 큐브위성 규격으로 제작되었다.^[5] 2019년 9월 13일, 미국 연방 중소기업 혁신 연구(SBIR) 프로그램을 통해 콜로라도주 볼더에 위치한 민간 기업 Advanced Space와 1370만달러 규모의 계약이 체결되었다.^[5]

캡스톤 개발에는 여러 기업이 참여하여 각자의 전문 분야를 담당했다.

4. 발사

2020년 2월 14일, NASA는 캡스톤이 로켓 랩의 일렉트론 로켓을 이용하여 버지니아 월롭스 섬에 위치한 로켓 랩의 새로운 발사 기지인 미드-애틀랜틱 지역 우주 기지 (MARS)에서 발사될 예정이라고 발표했다.^[12] 당초 발사는 2021년 10월로 예정되었으나 지연되었고, 발사 장소도 뉴질랜드 마히아에 있는 로켓 랩 발사 단지 1 (LC-1)으로 변경되었다.^[13][14][26]

발사 장소가 변경된 주된 이유는 버지니아의 새로운 발사대(발사 단지 2)는 2019년에 완공되었지만, NASA의 자율 비행 종료 시스템(AFTS) 인증 절차가 예상보다 지연되었기 때문이다.^[13] 로켓 랩은 이 새로운 시설을 주로 미국 정부의 탑재물을 실은 임무에 사용할 계획이었다.^[13] NASA와 로켓 랩 간의 발사 계약 금액은 994.9999999999999만달러이다.^[12]

• 달로 가는 캡스톤 발사 영상: NASA 방송 (유튜브)

5. 탄도 달 전이

캡스톤(CAPSTONE)은 달로 이동하기 위해 일반적인 직접 호만 전이 방식 대신 탄도 전이 방식을 사용했다.^[20] 이 방식은 목적지 도달 시간이 약 4개월로, 직접 전이 방식(약 3일)보다 훨씬 오래 걸리지만, 연료 소모를 크게 줄여 우주선에 더 많은 탑재체(약 10~15% 더 많은 질량)를 실을 수 있다는 장점이 있다.^[21]

2020년 2월, NASA는 캡스톤이 로켓 랩의 일렉트론 로켓을 통해 발사될 것이라고 발표했다. 당초 발사 장소는 미국 버지니아주의 중부 대서양 지역 우주 기지에 새로 건설될 로켓 랩 발사대였으나, NASA의 자동 비행 종료 시스템(AFTS) 인증 지연 문제로 뉴질랜드 마히아 반도의 발사장에서 발사하는 것으로 변경되었다.^[26] 캡스톤은 2022년 6월 28일, 뉴질랜드 오네누이 발사장에서 성공적으로 발사되었다.^[29]

일렉트론 로켓에 의해 지구 궤도에 올려진 캡스톤은 로켓 랩의 위성 플랫폼인 '포톤'(Photon)을 통해 달 전이 궤도로 이동했다.^[27] 포톤 단계의 여러 차례 연소를 통해 지구 궤도를 벗어난 우주선은 지구로부터 약 150만km 떨어진 지점까지 이동했는데, 이 거리에서는 태양의 섭동 효과가 중요하게 작용했다.^[20] 이후 우주선은 다시 지구 쪽으로 방향을 틀어 달의 궤도를 가로질렀다. 달 전이 궤도상에서 캡스톤은 포톤과 분리되었으며, 분리된 포톤은 달 플라이바이를 수행했다.^[27] 캡스톤은 자체 탑재된 추진 시스템을 사용하여^[28] 2022년 11월 14일, 목표했던 달 주변 NRHO(Near-Rectilinear Halo Orbit, 근직선 헤일로 궤도)에 성공적으로 진입했다.^[20] 캡스톤은 발사 후 약 3개월 만에 달 궤도에 도달했으며, 이후 6개월 동안 궤도 안정성 실증 및 데이터 수집 임무를 수행할 예정이다.

6. 임무

루나 게이트웨이는 2018년부터 NASA, 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA) 등 여러 국가의 우주 기관이 참여하여 개발 중인 달 궤도의 우주 정거장이다.^[4][24] 이 게이트웨이는 통신 허브, 과학 연구소, 단기 거주 모듈, 로버 및 기타 로봇 보관 구역 등의 역할을 수행할 예정이며, NASA의 아르테미스 계획에서 핵심적인 역할을 담당할 것으로 기대된다.^[4]

게이트웨이는 이전에 사용된 적 없는 새로운 달 궤도인 근수직 헤일로 궤도(Near-rectilinear halo orbit, NRHO)에 배치될 예정이다.^[4] 컴퓨터 시뮬레이션 결과에 따르면, 이 NRHO 궤도는 지구와 달 사이의 중력적 평형점을 이용하여 궤도 유지를 위한 연료 소모가 적고 장기적인 안정성을 제공할 것으로 예측된다.^[5][25]

캡스톤 임무의 주요 목표는 바로 이 NRHO 궤도의 이론적인 안정성을 실제 우주선을 통해 검증하는 것이다.^[6][7][8] 캡스톤은 NRHO에서 운용되는 최초의 우주선이 될 예정이다.^[5] 또한, 캡스톤은 지상 기지에 의존하지 않고 달 정찰 궤도선(LRO)과의 상대적인 위치를 측정하는 '달-지구 궤도 자율 위치 시스템'(Cislunar Autonomous Positioning System, CAPS)이라는 새로운 항법 시스템을 시험하는 임무도 수행한다.^[5][9]

캡스톤 위성은 발사 후 3개월간 달을 향해 항해한 뒤, 6개월 동안 목표 궤도에서 데이터를 수집하며 임무를 수행했다. 이 기간 동안 위성은 달의 북극에서 가장 가까울 때는 1600km 이내까지 접근했고, 남극에서 가장 멀리 떨어졌을 때는 70000km 거리까지 비행했다.^[31][12][22]

참조

_[1] 웹사이트 CAPSTONE https://advancedspac[...] 2022-11-15
_[2] 웹사이트 CAPSTONE https://nssdc.gsfc.n[...] NASA Space Science Data Coordinated Archive 2023-02-09
_[3] 웹사이트 CAPSTONE Takes Moon Shot, Successfully Tests Navigation Technology https://www.nasa.gov[...] 2023-05-18
_[4] 웹사이트 Competition Seeks University Concepts for Gateway and Deep Space Exploration Capabilities https://www.nasa.gov[...] NASA 2018-09-11
_[5] 웹사이트 Angelic halo orbit chosen for humankind's first lunar outpost https://www.esa.int/[...] ESA 2020-03-18
_[6] 웹사이트 NASA cubesat to test lunar Gateway orbit https://spacenews.co[...] SpaceNews 2020-03-18
_[7] 웹사이트 NASA chooses a CubeSat project to test orbit route around the moon https://www.digitalt[...] Digital Trends 2020-03-18
_[8] 웹사이트 Advanced Space selected to develop CubeSat pathfinder mission https://www.aerospac[...] Aerospace Technology 2020-03-18
_[9] 웹사이트 Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS) https://advancedspac[...] Advanced Space 2019-09-16
_[10] 웹사이트 What is CAPSTONE? http://www.nasa.gov/[...] NASA 2020-08-04
_[11] 웹사이트 Innovative Propulsion System Will Study Moon Orbit for Artemis http://www.nasa.gov/[...] 2022-10-17
_[12] 웹사이트 NASA picks Rocket Lab to launch lunar CubeSat mission https://spaceflightn[...] Spaceflight Now 2020-03-18
_[13] 간행물 Rocket Lab to Launch NASA Funded Commercial Moon Mission from New Zealand https://www.rocketla[...] Rocket Lab 2021-08-08
_[14] 웹사이트 CAPSTONE, a small cubesat bound for the moon, is preparing for an October launch https://www.space.co[...] Space.com 2021-08-27
_[15] 웹사이트 CAPSTONE heads to the moon https://spacenews.co[...] 2022-07-05
_[16] 뉴스 Capstone Spacecraft on Moon Mission Loses Contact, NASA Says https://www.bloomber[...] 2022-07-05
_[17] 웹사이트 CAPSTONE Update: Communications Re-Established https://blogs.nasa.g[...] 2022-07-06
_[18] 웹사이트 CAPSTONE Team Continues Work Towards Spacecraft Recovery https://blogs.nasa.g[...] 2022-09-30
_[19] 웹사이트 CAPSTONE Team Stops Spacecraft Spin, Clearing Hurdle to Recovery – Artemis https://blogs.nasa.g[...] 2022-10-08
_[20] 웹사이트 CAPSTONE Uses Gravity on Unusual, Efficient Route to the Moon https://www.nasa.gov[...] 2023-12-17
_[21] 웹사이트 Ballistic Lunar Transfers to Near Rectilinear Halo Orbit https://advancedspac[...] Advanced Space, LLC 2022-07-05
_[22] 웹사이트 CAPSTONE Launches to Test New Orbit for NASA's Artemis Moon Missions https://www.nasa.gov[...] 2023-12-17
_[23] 웹사이트 NASA、有人月探査の実現に向けて超小型衛星を活用 - 2021年に打ち上げ https://news.mynavi.[...] マイナビニュース 2022-01-16
_[24] 웹사이트 Competition Seeks University Concepts for Gateway and Deep Space Exploration Capabilities https://www.nasa.gov[...] NASA 2022-01-16
_[25] 웹사이트 Angelic halo orbit chosen for humankind’s first lunar outpost https://www.esa.int/[...] ESA 2022-01-21
_[26] 웹사이트 NASA, Rocket Lab move first Artemis Moon launch – CAPSTONE – to New Zealand https://www.nasaspac[...] NASASpaceFlight.com 2022-02-03
_[27] 웹사이트 MISSION TO THE MOON https://www.rocketla[...] Rocket Lab 2022-02-03
_[28] 웹사이트 Rocket Lab to Launch NASA Funded Commercial Moon Mission from New Zealand https://www.rocketla[...] Rocket Lab 2022-02-03
_[29] 웹사이트 ロケットラボ、NASA超小型衛星の打ち上げに成功。ゲートウェイ建設予定の軌道で運用テスト実施へ https://sorae.info/s[...] 2022-07-04
_[30] 웹인용 CAPSTONE Takes Moon Shot, Successfully Tests Navigation Technology https://www.nasa.gov[...] 2023-05-23
_[31] 웹인용 CAPSTONE Launches to Test New Orbit for NASA's Artemis Moon Missions https://www.nasa.gov[...] 2023-12-17