美国国家航空航天局正在与行业合作，推动其阿尔忒弥斯计划和月球基地的下一阶段月地基础设施的发展，包括轨道资产和演示。在授予高级空间公司的合同下，该机构的CAPSTONE 02任务将演示交会对接和近距离操作、自动导航以及月地通信能力，同时继续表征月球的辐射环境。CAPSTONE 02任务定于2027年发射，将利用两颗小型航天器在月球轨道中进行这些演示，以支持未来的美国国家航空航天局的月球和深空任务。最初的CAPSTONE演示，即月地自主定位系统技术操作和导航实验的简称，成为第一项美国商业月球任务，也是第一艘在月球周围近矩形光环轨道上运行的航天器。这是一个几乎稳定的轨道，这要归功于地球和月球的引力相互作用。该任务成功验证了通信、网络和自动导航能力，同时在月地空间中积累了操作经验。第二次CAPSTONE任务在这些成就的基础上，重点从轨道验证转向能够为未来的月球探测和基础设施发展提供信息的演示任务。克里斯托弗·贝克担任美国华盛顿特区NASA总部的研究与技术任务部空间基础设施组合的负责人。NASA的CAPSTONE 02任务将演示月地空间中交会对接和近距离操作的先进相对导航技术。这些技术比低地球轨道使用的技术更为复杂，旨在支持NASA宇航员在月地轨道与月球着陆器对接，从而实现安全的乘员转移。该演示将发射两个约400千克（882磅）的来自特拉安轨道系统公司的相同航天器。任务操作员将在月球轨道中进行一系列交会对接和近距离操作及滞留飞行或编队飞行技术，以更好地理解航天器在地球和月球重力同时影响下的轨迹，也就是所谓的三体轨道。CAPSTONE 02任务将利用地面跟踪测量、光学传感器和天体来帮助一颗航天器定位并与另一颗航天器交会对接。该任务将应用与未来探索计划中阿尔忒弥斯飞船接近月球着陆器时相似的导航策略，帮助NASA增强这些技术在未来探测任务中的信心。每一颗CAPSTONE 02航天器将具备在‘追逐者’和‘目标’角色之间切换的能力，在月地空间中的各种环境条件下测试广泛的操作场景。将乘员从月地轨道运输到月球表面依赖于导航系统在这些操作中表现的稳定性。由于这些条件在地球上无法完全重现，因此必须在太空中进行测试。CAPSTONE 02任务还将作为一个操作测试平台，使三套NASA开发的导航软件能够进行测试。每个软件应用将收集CAPSTONE 02在低能量转移轨迹中的数据，该轨迹将其从地球带到月球之外，然后安定在月球轨道中。航天器将携带来自洛伦斯利弗莫尔国家实验室的光学成像有效载荷，以支持导航演示，同时捕捉月球的图像。此外，该任务还将进一步完善在CAPSTONE上首次演示的月地自主定位系统导航软件，这是一种不依赖于地面跟踪而确定航天器与其他航天器相对位置的方法。CAPSTONE 02上的一系列技术旨在自动化常规导航任务，减少对传统地面数据的依赖，并使增强的卫星间协调所衍生的新任务概念成为可能。此外，CAPSTONE 02航天器的设计旨在具有成本效益和快速部署，演示可扩展且重复的任务模型。“这个任务代表了月地能力成熟的一个重要步骤，”月球基地CAPSTONE经理肖恩·富勒表示。“通过在CAPSTONE的经验教训上扩展以展示越来越复杂的操作概念，CAPSTONE 02为支持阿尔忒弥斯、月球基地及未来深空任务的月球基础设施和商业服务奠定了基础。”CAPSTONE 02任务由NASA人类航天飞行任务部资助，得到了研究与技术任务部的支持。该任务由位于加州硅谷NASA艾姆斯研究中心的小型航天器与分布式系统管理。