Хабрахабр

Японские недели в поясе астероидов

Нет, они не обрушатся на Землю. В ближайшие месяцы астероиды будут особенно актуальны. Точнее земные изделия будут рассматривать их с близкого расстояния, спускаться на поверхность, хватать, расстреливать и бомбить. Земля обрушится на них. Японская Hayabusa 2 уже во всю исследует астероид Рюгу. Первыми реванш за Челябинск берут японцы.
Сразу три космических аппарата вышли на охоту за астероидами. А к Новому году межзвездный зонд New Horizons покажет нам малое космическое тело Ultima Thule, которое будет изучено с близкого расстояния. Следом ожидается экспедиция американского OSIRIS-REx у астероида Бенну.

Первая Hayabusa тоже принесла определенные результаты с астероида Итокава, и даже щепотку астероидного грунта массой менее грамма. Hayabusa 2 является второй попыткой японского космического агентства JAXA покорить астероид. В 2005 году астероид рассмотрели с близкого расстояния, получив уникальные данные о его строении и образовании.

Это очень рыхлое космическое тело, сформированное из мелких и крупных камней, связанных гравитацией и силами Ван-Дер-Ваальса (силы слабого электромагнитного взаимодействия на молекулярном уровне, благодаря им, например, гекконы могут ползать по стеклу). Для него даже выделили отдельный тип астероида — «куча щебня».

Не подал признаков жизни спускаемый аппарат MINERVA, были проблемы с двигателями, бортовым компьютером и солнечными батареями, грунта смогли собрать ничтожно малое количество. Несмотря на успехи Hayabusa, в ее полете было много проблем и сбоев. Поэтому JAXA решило взять реванш. Возвращение произошло на три года позже намеченного срока. В следующий раз провели тщательную работу над ошибками и пока экспедиция развивается довольно успешно.

Это типичный астероид самого распространенного спектрального класса C из семейства Аполлонов, размером чуть меньше километра, имеющий слегка вытянутую орбиту, которая в дальней части пересекает орбиту Марса, а в ближней — Земли. Hayabusa 2 стартовала в 2014 году, и отправилась межпланетное пространство, совершая полет вокруг Солнца для выхода на траекторию сближения с новой целью — астероидом Рюгу. это исследование — попытка заглянуть на 4,6 млрд лет в прошлое — еще до появления Земли. Ожидается, что материалы этого астероида относятся к газопылевому диску из которого формировались все тела Солнечной системы, т.е. Правда к исходному «строительному материалу» Солнечной системы относится большинство метеоритов-хондритов, которые и так падают на Землю, а Рюгу ничем особенным не выделяется, кроме того, что имеет удобную орбиту, что упрощает его достижение.

Служебная платформа с ионной маршевой двигательной установкой, солнечными батареями, системой навигации и ориентации, в основном, заимствована у Hayabusa. Конструкция Hayabusa 2 во многом повторяет предшествующий одноименный аппарат.

Одна из них, «дальнобойная» с узким углом обзора, но хорошим увеличением, обладает семью световыми фильтрами, которые позволяют делать цветные кадры. Зонд оснащен тремя навигационными фотокамерами видимого диапазона света. Есть еще лазерный «сканер» — лидар, анализирующий структуру поверхности астероида для упрощения посадки. Две камеры — черно-белые широкоугольные, для удобного обзора пространства и выбора цели для изучения.

Одна из них — спектрограф среднего инфракрасного диапазона — позволит изучать геологический состав, а вторая — в дальнем инфракрасном — измеряет температуру поверхности. Удаленное геологическое исследование предполагается проводить при помощи инфракрасных камер.

Главной задачей Hayabusa 2 является добыча трех порций астероидного грунта и возвращение на Землю к 20-му году. Hayabusa 2 несет солидный запас средств для прямого изучения поверхности: танталовые пули чтобы выбить и собрать немного реголита, ударный импактор со взрывчаткой, три малых перемещаемых спускаемых зонда Rover от японских университетов, и один спускаемый германо-французский попутчик MASCOT.

Японский аппарат сблизился с Рюгу летом 2018 года.

Астероид тоже оказался «кучей камней» характерной формы бриллианта, которая появилась из-за рыхлой структуры и быстрого вращения.

Похожей формы был астероид Штейнс, осмотренный Rosetta.

Это небольшие цилиндрические аппараты диаметром 18 см и высотой 7 см, массой около 1 кг. К настоящему времени на Рюгу десантирована пара исследовательских аппаратов Rover-1A и Rover-1B, созданные JAXA и Университетом Айзу. Оснащены камерами, термометром и солнечными батареями, поэтому какое-то время с них можно ожидать новые снимки.

Это 10-килограммовый модуль размером и формой с обувную коробку. Перемещаемый модуль MASCOT разработан в Германском аэрокосмическом центре в сотрудничестве с Французским космическим агентством. MASCOT сбросили на Рюгу 3 октября, он совершил три прыжка, и проработал три астероидных дня или 17 земных часов. У него также есть камеры и научные приборы: инфракрасный спектрометр для определения геологического состава поверхности, радиометр для высокоточных измерений температуры грунта, и магнитометр для определения магнитного поля астероида. Солнечных батарей для подзарядки ему не поставили, поэтому его миссия уже завершена, но часть научных данных еще остается на Hayabusa 2, поэтому можно ожидать новых снимков и информации от MASCOT.

Это восьмиугольный однокилограммовый аппарат размером 15х16 см, с двумя камерами, термометром и акселерометром. Пока на борту Hayabusa 2 остается Rover-2. Он создан объединением японских университетов под руководством университета Тохоку.

Прибор «обстреливает» лазерными лучами космическое тело, определяя расстояние до поверхности. Для составления трехмерной модели астероида и безопасного тесного сближения с ним, на борту японского зонда установлен лазерный «сканер» — лидар. На одну из светоотражающих оберток нанесли имена 180 тыс людей, принявших участие в акции Messages from Earth, организованной Планетным сообществом США. Для упрощения работы лидара, японский аппарат запасся пятью шарами-метками со светоотражающей поверхностью.

Причем два образца будут приняты с поверхности, а третий постараются взять со дна рукотворного кратера, который выбьют с помощью заряда взрывчатки. Hayabusa 2 должна собрать грунт с трех точек астероида. Взрывчатка нужна т.к. Ударный зонд (импактор) представляет собой кумулятивный заряд по принципу «ударное ядро». скорость зонда относительно астероида небольшая и простое столкновение кратер не создаст.

Поскольку подрыв заряда и выброс реголита представляет опасность для Hayabusa 2, в момент взрыва она будет находиться с обратной стороны Рюгу, и не сможет наблюдать удар. Небанально решена задача наблюдения момента удара импактора в астероид. Отделяемая камера представляет собой практически самостоятельный космический аппарат с оптикой, радиосистемой передачи данных, аккумуляторной батареей и пассивной системой обеспечения теплового режима. Вместе с отделением импактора Hayabusa 2 отделит летающую фотокамеру DCAM3, которая должна запечатлеть момент взрыва и выброса породы. В момент отделения, на расстоянии 1 км от места удара импактора, камера будет направлена на место столкновения, и закручена как волчок по оптической оси, что позволит ей смотреть всегда в одну сторону. DCAM3 имеет цилиндрическую форму, и стабилизацию закруткой. После съемки, у камеры будет один час чтобы передать на Hayabusa 2 все снимки.

Из-за низкой гравитации астероида, посадка на него напоминает скорее стыковку космических кораблей, а не привычную для нас операцию посадки на Земле, Марсе или Луне. Сам инструмент для взятия образцов грунта астероида повторяет тот, что был на первой Hayabusa, и лишь немного модернизирован. В это время изнутри раструба в астероид выстрелят пули, и в грунтосборник попадут выбитые ими фрагменты. Поэтому сама Hayabusa 2 садиться на астероид не будет, она выпустит телескопический раструб, который сблизит с поверхностью. Такая операция повторится трижды, причем в третий раз придется точно «состыковаться» с кратером, оставленным взрывчаткой.

Космический аппарат уже провел несколько репетиций сближения с астероидом, но провести первый захват грунта ученые пока не торопятся. Процесс добычи породы проконтролирует отдельная камера, на установку которой студенты собирали средства краудфандингом.

Оказалось, что на поверхности практически нет ровных участков с рыхлым реголитом, куда можно было бы спуститься и забрать образцы. После сближения и предварительного осмотра астероида, ученые забили тревогу. Пока выбрано несколько целевых участков на астероиде, с мелкими камнями, откуда предполагается схватить реголит. Везде лежат крупные и мелкие камни, для которых грунтозаборное устройство Hayabusa 2 просто не приспособлено.

Причем сама Hayabusa 2 сохранит запас топлива чтобы отправиться на исследование другого околоземного астероида. Возвращение спускаемого аппарата Hayabusa 2 ожидается в 2020 году, если вся программа пройдет успешно.

Даже относительно небольшой межпланетный космический аппарат может не только самостоятельно изучать космос, но и становится носителем множества малых самостоятельных аппаратов, которые значительно расширяют возможности ученых и позволяют заниматься космонавтикой студентам и широкой общественности. В целом, миссия Hayabusa 2 демонстрирует возможности, которые открывает современная микроэлектронная революция.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть