Sonda badawcza HERA zabierze wraz ze sobą dwa aparaty. Docelowo wylądują one na planetoidzie Didymos.
Już za około rok Europejska Agencja Kosmiczna wyniesie w przestrzeń kosmiczną sondę badawczą Hera. Jej celem jest planetoida Didymos, a zatem będzie to już druga badawcza sonda kosmiczna, która dotrze do tego 390-metrowego kawałka kosmicznej skały. W ubiegłym roku w ramach badawczej misji DART NASA uderzyła w niewielki księżyc planetoidy w ramach testu obrony planetarnej.
Teraz sonda badawcza Hera przeprowadzi dalsze badania tej samej podwójnej planetoidy, żeby zmierzyć rozmiar i morfologię krateru uderzeniowego na powierzchni Dimorphosa. Żeby jej w tym pomóc, potrzebne będą dwa małe CubeSaty, które na nim wylądują.
Może wydawać się dziwne, że te dwa małe satelity wylądują na planetoidzie. Ale badawcza sonda Hera została zaprojektowana do realizacji wielu różnych celów. Po pierwsze, jest to część programu Obrony Planetarnej realizowanego przez ESA. Zatem jego główną misją jest zbadanie wpływu misji badawczej DART na Dimorphos i Didymos, żebyśmy mogli dowiedzieć się więcej o odbijaniu niebezpiecznych planetoid, które mogą potencjalnie zagrozić Ziemi.
Para CubeSatów miałaby przetestować nową metodę lądowania na planetoidzie. Metoda ta nosi nazwę Robust Ballistic Landings.
Lądowanie czegokolwiek na wirującej planetoidzie, która prawie nie ma własnej grawitacji, jest zadaniem niezwykle trudnym. Jeśli chcesz wydać dużo pieniędzy na skomplikowaną sondę badawczą, zapewne uzyskasz zamierzone cele. Ale czy można to zrobić mniejszym kosztem i przy mniejszej złożoności, a mimo to odnieść docelowy sukces? To właśnie spróbują zrobić cubesaty Milani i Juventus.
Same cubesaty są identyczne, ale wyposażone są w różne instrumenty badawcze. Każdy z nich waży około 12 kg, jest stabilizowany w trzech osiach i mają własny układ napędowy. Wykorzystają swoje instrumenty do uzpełniania badań podwójnej planetoidy prowadzonych przez sondę badawczą Hera. Ich instrumenty obejmują spektrometr, termograwimetr do wykrywania substancji lotnych i substancji organicznych, radar do badania wewnętrznej struktury Dimorphosa oraz grawimetr. Są też tutaj kamery i sprzęt radiowy. Hera, Milani i Juventus będą badać Dimorphosa i Didymosa przez około sześć miesięcy, a pod koniec tej badawczej misji, Milani i Juventus mają wylądować na Dimorphosie.
Nowy artykuł który właśnie został opublikowany w arXiv przedstawia nowatorską metodę, której CubeSat może użyć do lądowania na Dimorphos. Głównym autorem opracowania jest Iosto Fodde z Uniwersytetu w Glasgow w Wielkiej Brytanii.
Co to jest twarde lądowanie balistyczne? Zasadniczo oznacza to, że nie jest to kontrolowanie opadanie z napędem.
Wymaga to sporo matematyki, ale sprowadza się ona do tak zwanej techniki nieinwazyjnej interpolacji Czebyszewa (NCI). Zasadniczo komputer pokładowy oblicza tempo wzrostu liczby możliwych stanów CubeSata w czasie. Dzięki temu statek kosmiczny może ograniczyć liczbę prędkości i kątów uderzenia, które pozwolą na pomyślne lądowanie. W rezultacie statek kosmiczny może sam optymalizować swoje lądowanie. Zatem mały CubeSat może zwiększyć solidność swojej trajektorii w porównaniu z innymi metodami.
„Uzyskana w ten sposób trajektoria zwiększa solidność trajektorii w porównaniu z metodą konwencjonalną, poprawiając skuteczność lądowania o 20% i znacznie zmniejszając ślad po lądowaniu” - stwierdzają autorzy nowego artykułu.
Udana misja polegająca na pobraniu próbek z asteroid, OSIRIS-REx, potwierdziła, jak ważne jest sprowadzanie próbek z powrotem na Ziemię. Ale była to także skomplikowana i stosunkowo kosztowna misja badawcza. Cała ta złożoność nie jest zawsze konieczna w przypadku każdej misji badawczej. Autorzy tego artykułu wskazują, jak wiele może ujawnić samo lądowanie podstawowego statku kosmicznego na planetoidzie. „Lądowania na powierzchni planetoid są niezwykle cenne z punktu widzenia korzyści naukowych, ponieważ interakcje statku kosmicznego z powierzchnią łatwo dostarczają bezpośrednich informacji na temat wewnętrznej struktury i właściwości materii, z której zbudowana jest konkretna planetoida, a ich instrumenty mogą wykonywać pewne pomiary na miejscu, żeby scharakteryzować obiekt w bardziej szczegółowy sposób” - piszą.
Milani i Juventus podejmą próbę wylądowania na Dimorphos pod koniec badawczej misji Hera. Do tego czasu naukowcy będą mieli szczegółowe informacje o jej powierzchni, w tym o skałach i kraterach na jej powierzchni. Jednak Dimorphos jest układem podwójnym, co wraz z innymi czynnikami wprowadza dodatkową złożoność, z którą nigdy nie musiały się borykać poprzednie misje badawcze do planetoid. „Złożona dynamika wynikająca z dużego wpływu pierwotnego, niesferycznego kształtu obu ciał i niskich sił grawitacyjnych utrudnia projektowanie trajektorii lądowania” - wyjaśniają autorzy.
Naukowcy skupili się szczególnie na wylądowaniu CubeSatów na tej samej półkuli, co krater uderzeniowy DART.
Wymagałoby to dodatkowego manewru hamowania, żeby zmniejszyć prędkość lądowania. Metoda lądowania balistycznego NCI „zwiększa procent powodzenia lądowania z 74,3% do 94,7% w porównaniu z trajektorią zaprojektowaną bez uwzględnienia niepewności”. To jest znaczące udoskonalenie, w stosunku do klasycznej próby lądowania.
„Odbywa się to kosztem zwiększenia średniego kąta uderzenia i przesunięcia średniej długości geograficznej lądowania od pożądanej lokalizacji” - wyjaśniają autorzy. „Jednak nawet po tych zmianach solidna trajektoria okazała się znacznie bardziej pożądana”.
„Wyniki te dobrze pokazują potencjał tej metodologii w projektowaniu lądowania balistycznego na Dimorphos” - twierdzą autorzy.
Wątek: Europejski program kosmiczny (Przeczytany 342922 razy)