Il piccolo satellite CAPSTONE, acronimo di Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment, opera attorno alla Luna da circa 300 giorni. Il suo obbiettivo era raggiungere una Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO), la stessa su cui sarà posizionata la nuova stazione spaziale Lunar Gateway. Durante questo periodo, la sonda non solo ha raggiunto il proprio obiettivo principale, ma si è “spinta oltre”. Ciò ha permesso a NASA e Advanced Space (società che gestisce il satellite) di centrare tanti altri obiettivi secondari.

Il CubeSat del peso di 25 kg, infatti, ha testato la navigazione one-way grazie all’uso di un Chip Scale Atomic Clock a bordo. Parallelamente, ha dimostrato l’affidabilità dei servizi di navigazione spacecraft-to-spacecraft, con il Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) per le future missioni lunari senza ricorrere al tracciamento da Terra.

L’importanza della navigazione one-way

Uno degli obiettivi secondari di CAPSTONE era proprio la sperimentazione dei servizi di navigazione one-way durante una missione lunare. Essi sono così importanti perché questo tipo di navigazione permette di determinare la posizione del satellite nello spazio attraverso un unico segnale trasmesso tra Terra e satellite.

Non c’è quindi più la necessità di un segnale di risposta, e questo porta ad un risparmio di tempo non indifferente. Per testare il sistema, CAPSTONE aveva a bordo un Chip Scale Atomic Clock (CSAC). Dopo aver ricevuto un segnale da una delle antenne del Deep Space Network della NASA, CAPSTONE era in grado di stabilire la propria posizione nello spazio a partire dal confronto tra orario di invio del segnale e orario fissato sul CSAC.

Risulta dunque evidente come il processo di tracciamento one-way, sviluppato dal JPL della NASA appositamente per CAPSTONE, offra due soluzioni vantaggiose immediate. La prima, come già detto, è un risparmio di tempo considerevole tra invio e risposta. La seconda sta nella possibilità di evitare un supporto costante da Terra. La navigazione one-way è dunque un incentivo all’autonomia dei veicoli spaziali. Ancora, lo è alla considerevole riduzione del numero di antenne necessarie sulla Terra dato che una singola antenna potrà inviare segnali a più veicoli spaziali contemporaneamente.

Qualche dato interessante su CAPSTONE

Dall’inizio della missione primaria ad ora, sono trascorsi esattamente 275 giorni. In questo lasso di tempo, CAPSTONE ha completato ben 40 rivoluzioni in orbita NRHO attorno alla Luna e 11 manovre di mantenimento orbitale. Inoltre, può vantare un crosslink correttamente eseguito con il LRO dei cinque tentati. Ancora, dopo i 6 mesi di missione primaria in NRHO, il CubeSat ha iniziato le sue “missioni” secondarie con un’operatività massima di 1300 ore. Ad ora, la durata dell’attività di CAPSTONE è giunta a 700 ore.

Durante questa fase avanzata, inoltre, il team di navigazione ha potuto sperimentare nuove tecnologie di navigazione. I test hanno condotto ad un’interessante conclusione: per il tracciamento nello spazio è possibile ridurre i collegamenti con il DSN a 3-5 a settimana. Prima di questi tentativi, i contatti erano quotidiani. Infine, il satellite ha scattato numerose foto alla Terra ed alla Luna e “vissuto” ben 8 eclissi della Terra. Insomma, a più di un anno di distanza dal lancio, CAPSTONE continua a stupire.