Хаябуса 2 космический аппарат мягкая посадка

Обновлено: 19.09.2024

Станция больше года будет исследовать (162173) Рюгу, попутно спустив на его поверхность сразу четыре небольших зонда. В декабре 2019 года, если всё пойдёт по плану, АМС полетит обратно к Земле с образцами грунта. А в декабре 2020 года эти образцы будут доставлены на Землю в специальной капсуле.

Цель АМС

Целью АМС является астероид (162173) Рюгу, или 1999 JU3. Астероид был открыт 10 мая 1999 года в рамках проекта LINEAR в обсерватории Сокорро. Своё название — Рюгу — небесное тело получило в сентябре 2015 года, причём как раз из-за запуска к нему зонда. Название это происходит из японской мифологии, в которой Рюгу-дзё — подводный дворец-резиденция дракона Рюдзина, властителя подводного мира и морской стихии. По легенде, дворец выстроен из белых и красных кораллов в самом глубоком месте океана и очень богато обставлен.

(162173) Рюгу — типичный околоземный астероид из группы Аполлонов. Принадлежит к тёмному спектральному классу C, подгруппа (по SMASS) – Cg. Астероиды этого класса характеризуются очень низким альбедо (0,03 — 0,10), спектр подкласса Cg имеет яркие особенности в коротковолновой части (

(162173) Рюгу. В ближайшее время будут получены более качественные изображения этого небесного тела. Credit: JAXA.

Предыдущая японская миссия

Возврат на Землю капсулы с грунтом. Полигон Вумера. Снимок был сделан с большой выдержкой. Сredit: NASA/Ed Schilling.

Проектированием и изготовлением станции занималась японская компания NEC Toshiba Space Systems.

Масса аппарата на старте — 609 кг. Размеры — 1×1,6×1,25 м. Источник энергии — солнечные батареи. На расстоянии 1 а.е. солнечные батареи обеспечат до 2,4 кВт мощности, а в афелии астероида (1,4 а.е.) — 1,4 кВт.

Ионные двигатели используются как маршевые. Маневровые же двигатели работают на гидразине.

Модель IKAROS на 61-ом Международном конгрессе астронавтики. Прага. Credit: ISAS/JAXA/Pavel Hrdlička.

Оптические навигационные камеры (англ. Optical Navigation Cameras, ONC ) используются для дистанционного зондирования, а также при подлёте станции к (162173) Рюгу. Камера ONC-T обладает углом обзора 6,35°×6,35° и системой фильтров. ONC-W1 и ONC-W2 являются уже широкоугольными камерами (65,24°х65,24°), работают в диапазоне от 485 до 655 нм.

Ближний ИК-спектрометр (англ. Near-Infrared Spectrometer, NIRS3 ) предназначен для анализа состава вещества астероида.

Тепловизор TIR (англ. Thermal-Infrared Imager ) будет использоваться для определения температуры поверхности (162173) Рюгу в диапазоне от -49 до 150°С (224-423К). Определение температуры производят с помощью двухмерной микроболометрической решётки. Пространственное разрешение TIR составляет 20 м на расстоянии 20 километров и 5 см на расстоянии 50 метров.

Устройство лидар измеряет расстояние от космического корабля до поверхности астероида. Принцип работы заключается в следующем: направленный луч от источника излучения отражается от цели (поверхности астероида), возвращается к источнику и улавливается высокочувствительным приёмником; время отклика прямо пропорционально расстоянию до поверхности. А если знать время отклика и скорость движения света, то легко можно определить и расстояние от поверхности астероида до зонда.

На пробоотборнике также установили специальную камеру CAM-C . Она будет фиксировать процесс сбора реголита станцией.

Посадочные зонды

ROVER-1A и ROVER-1B , разработанные JAXA и Университетом Айзу, имеют цилиндрическую форму с диаметром 18 см и высотой 7 см. Масса каждого устройства — 1,1 кг. Имеют две камеры (широкоугольную и стереокамеру) и термометр. Но ещё интереснее то, как они будут двигаться по поверхности астероида. Внутри них установлены небольшие электромоторы, на оси которых установлен эксцентрик. Вращение мотора с эксцентриком приводит к изменению центра тяжести, и под действием инерции происходит движение: устройство подпрыгивает над поверхностью, благодаря чему они смогут по ней спокойно передвигаться в условиях микрогравитации.
Контейнер MINERVA-II-2 разместит ROVER-2 . Это устройство было разработано несколькими университетами во главе с Университетом Тохоку. Является восьмиугольной призмой, способной, как ROVER-1A и ROVER-1B, передвигаться по поверхности. Диаметр описанной вокруг основания окружности — 15 см, высота — 16 см. Масса — 1 килограмм. Имеет две камеры, термометр и акселерометр, также имеет светодиоды, работающие в видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Они предназначены для подсветки летающей над астероидом пыли.

Источник питания всех этих аппаратов — солнечные батареи.

MASCOT (англ. Mobile Asteroid Surface Scout ) — крупнейший посадочный зонд из всех. Имеет более крупные размеры: 29,5×27,5×19,5 см. Масса — 9,6 кг. MASCOT оборудован инфракрасным спектрометром, магнитометром, радиометром и камерой. Способен передвигаться по поверхности астероида точно так же, как и другие зонды. Был разработан Немецким аэрокосмическим центром (DLR) совместно с французским космическим агентством (CNES). На аппарате установлена литий-ионная батарея, её заряда должно хватить на 16 часов непрерывной работы.

Связь всех этих устройств с Землёй, как и случае с DCAM 3, будет осуществляться через АМС.

Заключение

Японцы, проанализировав все недочёты предыдущей миссии, создали новый, более надёжный аппарат. Станции предстоит ещё выполнить немало работы, но проблем с ней пока нет. Будем надеяться, что их и не будет.

Зачем это все?

Прежде всего, дело в том, что астероиды могут содержать информацию об истории молодой Солнечной системы. Вещество протопланетного диска, которое сформировалось в планеты, испытало множество столкновений, нагрев, геологические преобразования. А в космосе могут летать гораздо лучше сохранившиеся свидетели. Собственно говоря, они и летают: когда аппарат New Horizons пролетел мимо транснептунового объекта (486958) Аррокот оказалось, что он — самый примитивный (в смысле минимально изменившийся) объект из всех, которые посещали космические аппараты. Он оказался двумя слипшимися планетезималями — 21 и 15 км диаметром, причем сами планетезимали в свою очередь оказались состоящими из слипшихся более мелких объектов.

(486958) Аррокот, фото NASA

Увы, удаленность транснептуновых объектов делает их изучение сложным. Можно пролететь мимо, как это сделал New Horizons, но вот выйти на орбиту вокруг такого астероида, не говоря уж о возвращении образцов, на порядки сложнее.

Еще одна важная задача — изучение околоземных астероидов непосредственно. Если когда-нибудь таки появится серьезно угрожающий Земле объект, то для успешного изменения его орбиты крайне желательно знать состав и структуру астероидов, чтобы меры воздействия оказались эффективными.

Устройство

Научным оснащением станции являются три навигационные камеры, одна с телеобъективом (ONC-T) и две широкоугольные (ONC-W1 и ONC-W2), еще одна камера CAM-H для съемок пробоотборника, установленная на пожертвования, спектрометр NIRS3, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне, тепловизор TIR, лидар (лазерный дальномер), пробоотборник с тремя ячейками под образцы, отделяемая камера DCAM3, четыре ровера, экспериментальный импактор SCI и пять прицельных маркеров. Прицельные маркеры представляют собой ярко белые мягкие шарики и используются как реперные точки для навигации автоматики на небольшой высоте над серой поверхностью астероида.

Старт

Перелет

Прибытие

Астероид Рюгу был обнаружен в 1999 году и относится к подтипу Cb самого распространенного (75% всех известных) класса C — углеродистых астероидов. Он принадлежит к группе аполлонов и является потенциально опасным. Рюгу имеет шарообразную форму с выраженным экваториальным хребтом, что делает его похожим на волчок или соединенные донцами конусы. Диаметр астероида составляет примерно 900 метров, а массу оценивают в 450 миллионов тонн. Для сравнения, это миллион Международных космических станций или 1,1 массы живущих сейчас людей.

Еще по данным радарных наблюдений с Земли было установлено, что астероид вращается в ретроградном (противоположном обычному) направлении. Необычное направление вращения, экваториальный хребет, большое количество булыжников и малое количество пыли говорят о том, что Рюгу является результатом столкновения и когда-то вращался гораздо быстрее. Неожиданно большое количество крупных булыжников серьезно затруднило планирование работ на астероиде и повысило их рискованность.

Первая пара роверов

Фото с ровера 1A (HIBOU)

А вот так выглядит день на астероиде, анимация по фото ровера 1B (OWL)

MASCOT

MASCOT, фото DLR

Поверхность астероида, фото MASCOT/DLR

Обстрел

Теперь настала очередь забора образцов. Но сначала стоит разобраться, каким образом этот забор происходит.

Первый прицельный маркер сбросили 25 октября 2018. Затем проводили репетиции, на КДПВ как раз фото с тренировочного снижения до 21 метра. И только 22 февраля 2019 произошли касание, выстрел и успешный забор образцов.

Бомбардировка

После обстрела настала очередь бомбить астероид. Дело в том, что небольшой носимый импактор, а именно так переводится его название SCI, представляет собой кумулятивный заряд. Общей массой 9,5 кг, из которых 2,5 составляет медная пластина, а 4,7 — взрывчатка.

2,5 килограмма меди после подрыва превращаются в ударное ядро, движущееся на скорости 2 км/с. Если искать военные аналогии, то SCI похож на противотанковые самоприцеливающиеся боеприпасы СПБЭ-К к разовой бомбовой кассете РБК-500 РФ или BLU-108/B в кассете SUU-66/B стран NATO. Только в SCI подрыв происходит по таймеру, а не по обнаружению теплового излучения вражеского танка.

DCAM3 — цилиндрик с батарейками, двумя камерами, аналоговой и цифровой, и антеннами для передачи отснятого. У него нет вообще никаких двигателей или системы ориентации. На фото он в крепежном гнезде, из которого выбрасывается с закручиванием. Вращение стабилизирует направление съемки.

5 апреля 2019 были сброшены SCI и DCAM3. На фото ниже результат.

В итоге получился кратер диаметром 14,5 м по уровню поверхности, 17,6 м по верху. В центре образовалась яма глубиной 3 метра. Два больших булыжника были сдвинуты в сторону. Анимация позволяет наглядно посмотреть изменения было/стало.

Второе касание

Бомбы исследуют гравитацию

MINERVA-II-2 в свободном падении

Общая карта работ на астероиде с указанием местных названий:

Возвращение и посадка

Обратите внимание, что образцы от первого и второго касания сильно отличаются по размеру. И во втором контейнере невольно оказался кусок пробоотборника. Все остальные части орбитального аппарата никак не смогут вернуться на Землю.

Результаты

Изучение полученных образцов активно ведется сейчас и будет вестись еще долго. А про научные статьи можно сказать, что они только начали появляться. Что мы успели узнать?

Поверхность астероида очень молодая, 8.9 ± 2.5 млн. лет, и усеяна большими, >3 м в диаметре, камнями, тоже пористыми. Но можно найти редкие светлые камни, скорее всего, от ударившего тела. Кроме цвета они отличаются еще профилем нагрева и охлаждения, то есть, имеют другой химический состав.

Еще один важный вопрос — история воды в молодой Солнечной системе. И здесь не факт, что конкретно Рюгу даст нам какие-то сенсации. Дело в том, что родительское тело, из которого он сформировался, похоже, подверглось нагреву в прошлом, и в результате астероид оказался гораздо суше, чем ожидалось.

Эпилог

ВПЕРЕД, НА ШТУРМ ДВОРЦА!

Рюгу можно представить неким подобием куска глины, из которой изготавливают кирпичи. Анализ его состава позволит мысленно вернуться ко временам рождения нашей планеты, а если повезет, то и обнаружить, пусть и в беспорядочном состоянии, органические молекулы, лежащие в основе любой живой клетки. Следовательно, мы сможем многое узнать о возникновении жизни на Земле! Так что легко понять желание ученых узнать побольше об этом огромном космическом булыжнике!

СОКРОВИЩЕ ДЛЯ УЧЕНЫХ ВСЕГО МИРА!

Японский космический зонд ) совершил посадку и взлет, взяв образцы грунта с астероида Рюгу.

Как передает Японское агентство аэрокосмических исследований, космический аппарат совершил успешную посадку на астероид Рюгу, который находится на расстоянии 340 млн километров от Земли. Для посадки была выбрана ровная площадка диаметром 6 метров, расположенная у экватора астероида.

Зонд собрал образцы грунта и взлетел с астероида. Ожидается, что космический зонд вернется на орбиту астероида. Он будет находиться там до конца года. Планируется, что аппарат совершит еще две посадки на астероид, каждый раз забирая образцы грунта.

Первая посадка космического аппарата планировалась в октябре, но на выбранной для этого площадке обнаружили острые камни, и пришлось подыскивать новое место, напоминает ТАСС.

Читайте также: