Radarowa podróż do centrum asteroidy Hera z Juventas CubeSat
Niewielki statek kosmiczny wielkości pudełka po butach, dostarczony w tym tygodniu do misji ESA Hera, obiecuje dokonać gigantycznego skoku naprzód w naukach planetarnych. Po rozmieszczeniu ze statku kosmicznego Hera w binarnym układzie asteroid Didymos, Juventas CubeSat wykona pierwszą sondę radarową wewnątrz asteroidy, zaglądając głęboko w serce księżyca Dimorphos wielkości Wielkiej Piramidy.
"Dzisiejsze asteroidy są kolizyjnymi fragmentami pierwotnych bloków budulcowych całego naszego Układu Słonecznego, więc możliwość zobaczenia, jak zbudowane jest wnętrze asteroidy, da nam cenny wgląd w ewolucję Układu Słonecznego, a także obronę planetarną" - wyjaśnia Michael Kueppers, naukowiec projektu Hera z ESA. "Czy ta asteroida jest litym monolitem, czy kupą gruzu utrzymywaną razem przez jej grawitację? Odpowiedź ma praktyczne konsekwencje dla sposobu, w jaki nadlatujące asteroidy mogą być w przyszłości odchylane od Ziemi."
Mierzący zaledwie 37x23x10 cm CubeSat Juventas był nadzorowany dla ESA przez luksemburską firmę GomSpace, a integracja statku kosmicznego miała miejsce w siedzibie GomSpace w Danii. Firma specjalizuje się w CubeSatach - małych, niskobudżetowych satelitach składanych ze standardowych 10-centymetrowych pudełek - choć zazwyczaj są one przeznaczone na orbitę okołoziemską.
Budowanie dla głębokiego kosmosu
Jan Persson kieruje projektem Juventas dla GomSpace: "To zupełnie inna misja w porównaniu do zwykłych CubeSatów, które produkujemy i którymi latamy. Wyjście poza orbitę Ziemi i w głęboki kosmos to rzadka okazja, wymagająca niezwykle precyzyjnej dbałości o szczegóły. Juventas potrzebuje również wystarczająco zwinnego systemu nawigacji, aby samodzielnie latać wokół asteroidy."
Misja asteroidalna Hera od ESA jest wkładem Europy w międzynarodowy eksperyment obrony planetarnej. Po zderzeniu misji DART z asteroidą Dimorphos, księżycem większej asteroidy Didymos, w 2022 roku - modyfikując jej orbitę wokół Didymos i wysyłając pióropusz gruzu tysiące kilometrów w przestrzeń kosmiczną - Hera powróci do Dimorphos, aby przeprowadzić zbliżenie krateru pozostawionego przez DART. Misja zmierzy również masę i skład Dimorphos, a także Didymos.
Hera ma zostać wystrzelona w październiku 2024 roku, a na jej pokładzie znajdą się dwa CubeSaty do obserwacji pary asteroid z bliska: Do Juventas dołączy hiperspektralna misja Milani. Trio pozostanie połączone wokół asteroid za pomocą innowacyjnego systemu łączności międzysatelitarnej.
Najmniejszy radar, który zostanie wysłany w kosmos
Nazwany od rzymskiego imienia córki Hery, Juventas może być mały, ale ma szeroki ślad techniczny. Jego instrument radarowy o niskiej częstotliwości - najmniejszy system radarowy latający w kosmosie - został zaprojektowany przez francuski Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble na Uniwersytecie Grenoble Alpes i Uniwersytecie Technicznym w Dreźnie, z elektroniką pochodzącą z EmTroniX w Luksemburgu. Sygnały radarowe będą transmitowane z kwartetu anten o długości 1,5 m, dłuższych niż sam statek kosmiczny Juventas, które zostały dostarczone przez firmę Astronika w Polsce.
"Radar Juventas - lub JuRa - jest unikalnym instrumentem i da społeczności naukowej rzadki wgląd w proces tworzenia asteroidy", wyjaśnia Jan Persson. "Został on wysoce zminiaturyzowany, aby zmieścić się w obudowie CubeSat. Głównym wyzwaniem było to, że instrument generuje dużo ciepła wewnątrz statku kosmicznego, nad czym ciężko pracował nasz zespół projektantów termicznych w GomSpace."
Inżynier systemu Hera Franco Perez Lissi dodaje: "Aby lecieć samodzielnie, Juventas posiada również kamerę światła widzialnego, lidar, starrackery do nawigacji i system napędu na zimny gaz, a także międzysatelitarne łącze radiowe do udostępniania swojej pozycji i danych z powrotem do Hery."
Aby przeprowadzić badanie radarowe mniejszej asteroidy, Juventas wejdzie na unikalną "samostabilizowaną orbitę terminatora" wokół Didymos. Obejmuje to orbitowanie równolegle do dzienno-nocnej linii terminatora asteroidy, równoważąc słabe przyciąganie grawitacyjne asteroidy ze słabym, ale stałym pchnięciem samego światła słonecznego - ciśnienie promieniowania słonecznego. W rzeczywistości grawitacja Didymos jest tak niska, że Juventas będzie krążył z prędkością zaledwie centymetrów na sekundę, a JuRa wykorzysta tę niską prędkość, aby wielokrotnie wysyłać ten sam zakodowany sygnał do asteroidy, zwiększając ogólny stosunek sygnału do szumu instrumentu. Odbite sygnały zostaną zdekodowane i przekonwertowane na obraz 3D z powrotem na Ziemi.
Lądowanie
Kiedy Juventas zakończy badanie radarowe, przejdzie na orbitę wokół Dimorphos, aby rozpocząć kolejną fazę swojej misji: lądowanie na mniejszej asteroidzie. Jan Persson zauważa: "Wciąż analizujemy najlepszy sposób, aby to zrobić, ale nasza prędkość powinna być na tyle niska - rzędu centymetrów na sekundę - że Juventas zejdzie na dół bez odbijania się ponownie w przestrzeń kosmiczną". Pokładowe akcelerometry i żyroskopy będą zbierać dane od tego momentu, aby dowiedzieć się więcej o właściwościach powierzchni. Kiedy Juventas w końcu spocznie, chcemy, aby był w stabilnej konfiguracji do obsługi drugiego ładunku naukowego statku kosmicznego, grawimetru GRASS."
Pierwszy instrument do bezpośredniego pomiaru grawitacji na powierzchni asteroidy, grawimetr dla małych obiektów Układu Słonecznego, GRASS, został opracowany przez Królewskie Obserwatorium Belgii (ROB) we współpracy z hiszpańską firmą EMXYS. Planuje się, że będzie on rejestrował zmiany poziomu grawitacji na Dimorphos w trakcie jego orbity wokół Didymos.
Oba CubeSaty Juventas i Milani dołączyły teraz do swojego statku-matki Hera w celu przeprowadzenia testów w Centrum Testowym ESA ESTEC w Holandii, największym ośrodku testowym statków kosmicznych w Europie. Trio zostanie umieszczone w komorze kompatybilności elektromagnetycznej Maxwella, aby sprawdzić, czy ich połączenia między satelitami działają zgodnie z planem.
Polubiłeś już tę stronę, możesz ją polubić tylko raz!
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
