キャップストーン (探査機)

CAPSTONE (キャップストーン)

CAPSTONE（Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment）は、将来の月周回軌道プラットフォーム「ゲートウェイ」の運用に不可欠な技術の実証を目的としたNASAの小型月探査機です。アルテミス計画の一環として開発され、特にゲートウェイが利用を計画している特殊な月周回軌道（Near Rectilinear Halo Orbit: NRHO、月長楕円極軌道）の安定性を、実際の飛行によって確認することを主眼としています。

NRHO軌道の重要性

ゲートウェイは、月を周回する宇宙ステーションとして、月探査の拠点、通信ハブ、科学実験施設、そして宇宙飛行士の一時的な居住空間となる予定です。このゲートウェイが採用するNRHO軌道は、地球と月の重力バランスを利用することで、軌道維持に必要な燃料消費を最小限に抑えられるという、理論上、長期的に安定な軌道特性を持つと予測されています。CAPSTONEは、この計算上の安定性が実際に正しいことを証明する最初の宇宙機です。NRHO軌道は、その特性から地球と月を効率的に行き来するための通過点としても期待されており、将来の深宇宙探査においても重要な役割を果たす可能性があります。

主な目的と技術実証

CAPSTONEのミッションは、NRHO軌道の実証に加え、自律航法技術の試験も重要な柱としています。Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS)と呼ばれるこのシステムは、地上の管制局からの追跡に頼ることなく、既存の月探査機（例えばルナー・リコネサンス・オービター）との相対的な位置関係を測定することで、探査機自身の正確な位置と軌道を自律的に計算します。この技術は、地球から遠く離れた深宇宙でのミッションにおいて、地上との通信遅延や通信途絶のリスクを軽減し、探査機の運用効率と信頼性を向上させる上で非常に重要です。

宇宙機の仕様と開発体制

CAPSTONEは、標準的なサイズ区分である12U（ユニット）のキューブサット規格に基づいて設計された、非常に小型の探査機です。その開発は、NASAの中小企業技術革新研究プログラム（SBIR）を通じて、民間企業であるAdvanced Space社との契約（1,370万ドル）のもとで進められました。Advanced Space社がプロジェクト全体のマネジメントと、CAPSシステムを含む主要な技術開発を担当し、Tyvak Nano-Satellite Systems社が宇宙機本体と推進システムの製造を担当しました。このような小型衛星と民間企業の活用は、比較的低コストで迅速な深宇宙探査を実現する新たな手法として注目されています。

打ち上げと軌道投入

CAPSTONEは、ロケット・ラボ社の小型ロケット「エレクトロン」によって打ち上げられました。当初、打ち上げはアメリカ国内のバージニア州にある中部大西洋地域宇宙基地（MARS）の新設射場から予定されていましたが、NASAによる自動飛行安全システム（AFSS）の認証遅延により、ニュージーランドのマヒア半島にあるロケット・ラボ社の射場からの打ち上げに変更されました。2022年6月28日に無事打ち上げられたCAPSTONEは、まずエレクトロンロケットによって地球周回軌道に投入され、その後、ロケット・ラボ社の衛星プラットフォーム「フォトン」を用いて月遷移軌道へ移行しました。月遷移軌道上でフォトンから分離したCAPSTONEは、搭載された独自の推進システムを制御して、目的のNRHOへと進入しました。打ち上げからNRHOへの到達には約3ヶ月を要し、その後は約6ヶ月間にわたる技術実証とデータ収集が行われました。

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