Художественное впечатление от Хаябуса2, запускающего свои ионные двигатели | |
Миссия тип | Астероид образец-возврат |
---|---|
Оператор | JAXA |
COSPAR ID | 2014-076A |
SATCAT номер | 40319 |
Веб-сайт | www.hayabusa2.jaxa.jp / en / |
Продолжительность миссии | 6 лет (запланировано). (5 лет, 10 месяцев и Прошло 22 дня) |
Характеристики космического корабля | |
Производитель | NEC |
Стартовая масса | 610 кг (1340 фунтов) |
Сухая масса | 490 кг (1080 фунтов)) |
Размеры | Автобус космического корабля : 1 × 1,6 × 1,25 метра (3 фута 3 дюйма × 5 футов 3 дюйма × 4 фута 1 дюйм). Солнечная панель : 6 дюймов 4,23 метра (19,7 футов × 13,9 футов) |
Мощность | 2,6 кВт (при 1 а.е. ), 1,4 кВт (при 1,4 а.е.) |
Начало миссии | |
Запуск дата | 3 декабря 2014 г., 04:22 UTC (2014-12-03UTC04: 22Z) |
Ракета | H-IIA 202 |
Место запуска | Танегашима Космический центр, LA-Y |
Конец миссии | |
Дата приземления | 6 декабря 2020 г. (запланировано) |
Место посадки | Вумера, Австралия |
Облет из Земля | |
Ближайшее сближение | 3 декабря 2015 г. |
Расстояние | 3090 километров (1920 миль) |
Встреча с (162173) Рюгу | |
Дата прибытия | 27 июня 2018 г., 09:35 UTC |
Дата отправления | 12 ноября 2019 г. |
Масса образца | 100 mg |
Хаябуса2 ( Японский : は や ぶ さ 2, «сапсан 2») - это астероид миссия по возврату образцов, выполняемая Японским космическим агентством, ДЖАКСА. Это следует из миссии Хаябуса, которая вернула образцы астероидов в 2010 году. Хаябуса2 был запущен 3 декабря 2014 года и встретился с околоземным астероидом 162173 Ryugu 27 июня 2018 г. Он исследовал астероид в течение полутора лет и взял образцы. Он покинул астероид в ноябре 2019 года и, как ожидается, вернется на Землю 6 декабря 2020 года.
Hayabusa2 несет несколько научных полезных грузов для дистанционного зондирования, отбора проб и четыре небольших марсохода, которые исследовали поверхность астероида для информирования окружающей среды и окружающей среды. геологический контекст собранных образцов.
Астероид 162173 Рюгу (ранее обозначался 1999 JU 3) является примитивным углистым околоземный астероид. Ожидается, что углеродсодержащие астероиды сохранят наиболее нетронутые материалы в Солнечной системе, смесь минералов, льда и органических соединений, которые взаимодействуют друг с другом. Ожидается, что его изучение предоставит дополнительные знания о происхождении и эволюции внутренних планет и, в частности, о происхождении воды и органических соединений на Земле, которые имеют отношение к происхождению жизни на Земле.
Первоначально запуск был запланирован на 30 ноября 2014 г., но был отложен до 3 декабря 2014 г. в 04:22 UTC (3 декабря 2014 г., 13:22:04 по местному времени) на H-IIA ракета-носитель. "Хаябуса-2" запущен вместе с космическим зондом, пролетавшим мимо астероида ПРОЦИОН. Миссия ПРОЦИОНА провалилась. Хаябуса2 прибыл на Рюгу 27 июня 2018 года, где в течение полутора лет исследовал астероид и собирал образцы. Он покинул астероид в ноябре 2019 года, чтобы вернуть образцы на Землю в конце 2020 года.
По сравнению с предыдущей миссией Хаябуса, космический корабль оснащен улучшенными ионными двигателями, наведение и навигационная техника, антенны и системы ориентации. Кинетический пенетратор был выпущен в астероид, чтобы обнажить нетронутый образец материала, который позже был взят для возврата на Землю.
После частичного успеха Хаябусы, В 2007 году JAXA приступило к изучению потенциальной последующей миссии. В июле 2009 года Макото Йошикава из JAXA представил предложение под названием «Последующие миссии Хаябуса по возвращению образцов астероидов». В августе 2010 года JAXA получила одобрение правительства Японии на начало разработки Hayabusa2. Стоимость проекта в 2010 г. оценивалась в 16,4 млрд иен ( 150 млн долл. США).
«Хаябуса-2» был запущен 3 декабря 2014 г., прибыл на астероид Рюгу 27 июня 2018 г. и остался на расстоянии около 20 км изучить и нанести на карту астероид. В течение недели с 16 июля 2018 года были начаты операции по снижению этой высоты зависания.
21 сентября 2018 года космический корабль Hayabusa2 катапультировал первые два марсохода: Rover-1A (HIBOU) и Rover-1B (OWL)., с высоты примерно 55 метров (180 футов), который независимо упал на поверхность астероида. Они функционировали штатно и передавали данные. Марсоход MASCOT успешно развернулся 3 октября 2018 г. и проработал около 16 часов, как и планировалось.
Первый сбор образцов планировалось начать в конце октября 2018 г., но марсоходы столкнулись с ландшафтом с большими и маленькими валунами, но не regolith на образец, поэтому команда миссии решила отложить сбор образцов до 2019 года и оценила несколько вариантов. Первый отбор проб с поверхности состоялся 21 февраля 2019 года. 5 апреля 2019 года Hayabusa2 выпустил ударник и создал искусственный кратер на поверхности астероида. 14 мая 2019 года Hayabusa2 не удалось сбросить отражающие маркеры, необходимые для спуска и отбора проб, но он успешно сбросил один с высоты 9 метров (30 футов) 4 июня 2019 года. Подземный отбор проб был проведен 11 июля 2019 года. Космический корабль покинул астероид 13 ноября 2019 года (команда на вылет отправлена в 01:05 UTC 13 ноября 2019 года), и ожидается, что он доставит образцы на Землю в конце 2020 года.
Hayabusa2 | Характеристики |
---|---|
Движущая сила | μ10 ионный двигатель |
Количество двигателей | 4 (один запасной) |
Общая тяга (ионный двигатель) | 28 мН |
Удельный импульс (Isp) | 3000 секунд |
Ускорение | 49 мкм / с |
Мощность | 1250 Вт |
Мокрая масса космического корабля | 610 кг |
Система ионного двигателя. в сухом состоянии масса | 66 кг |
Система ионного двигателя. мокрая масса | 155 кг |
Солнечная батарея | 23 кг |
Ксенон топливо | 66 кг |
Гидразин / Пропеллент МОН-3 | 48 кг |
Тяга (химические топлива) | 20 Н |
Конструкция Хаябуса2 основана на на первом космическом корабле Хаябуса с некоторыми усовершенствованными версиями. Он имеет массу 610 кг (1340 фунтов) с топливом, а электроэнергия вырабатывается двусторонними солнечными батареями с эффективностью 2,6 кВт при 1 а.е. и 1,4 кВт при 1,4. AU. Энергия хранится в одиннадцати встроенных литий-ионных батареях емкостью 13,2 Ач .
Космический корабль оснащен четырьмя солнечно-электрическими ионными двигателями для движения под названием μ10, один из которых является резервное копирование. Эти двигатели используют микроволны для преобразования ксенона в плазму (ионы), которая ускоряется подачей напряжения от солнечных панелей и выбрасывается. из задней части двигателя. Одновременная работа трех двигателей создает тягу до 28 мН. Хотя эта тяга очень мала, двигатели также чрезвычайно эффективны; 66 кг (146 фунтов) ксенона реакционной массы могут изменить скорость космического корабля до 2 километров в секунду (1,2 мили / с).
Космический корабль имеет четыре дублирующих реактивных колеса и систему управления химической реакцией с двенадцатью двигателями для управления ориентацией (ориентацией) и орбитальным контролем на астероиде. В химических двигателях используется гидразин и MON-3 с общей массой 48 кг (106 фунтов) химического топлива.
Основной подрядчик Компания NEC построила 590-килограммовый (1300 фунтов) космический корабль, его систему связи Ka-диапазона и камеру среднего инфракрасного диапазона. Космический корабль имеет две направленные антенны с высоким коэффициентом усиления для X-диапазона и Ka-диапазона. Скорость передачи данных составляет от 8 бит / с до 32 кбит / с. Наземные станции: Usuda Deep Space Center, Uchinoura Space Center, NASA Deep Space Network и Станция Malargüe (ESA ).
Телескоп с оптической навигационной камерой (ONC-T) представляет собой телескопическую рамочную камеру с семью цветами для оптической навигации космического корабля. Она работает совместно с оптической навигационной камерой широкого поля зрения (ONC-W2) и с два звездных трекеров.
Чтобы спуститься к поверхности астероида для отбора проб, космический корабль выпустил один из пяти маркеров цели в выбранных зонах посадки в качестве искусственного ориентира с сильно отражающим внешним материалом, который распознается стробоскопом, установленным на Космический корабль также использовал свой лазерный высотомер и дальномер (LIDAR ) и другие датчики во время отбора проб.
Полезная нагрузка Hayabusa2 включает в себя несколько научных инструменты:
Оптические навигационные камеры (ONC) использовались для навигации космических аппаратов при сближении и сближении с астероидом. Они также дистанционно сделали снимки поверхности и ищут межпланетную пыль вокруг астероида. ONC-T - телеобъектив с полем зрения 6,35 ° × 6,35 ° и несколькими оптическими фильтрами, переносимыми в карусели. ONC-W1 и ONC-W2 - это широкоугольные (65,24 ° × 65,24 °) панхроматические (485–655 нм) камеры с надиром и наклонным обзором соответственно.
Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NIRS3) - это спектрограф , работающий на длинах волн 1,8–3,2 мкм. NIRS3 использовался для анализа минерального состава поверхности.
Thermal-Infrared Imager (TIR) - это тепловизионная инфракрасная камера, работающая при 8–12 мкм и использующая двумерный микроболометр массив. Его пространственное разрешение составляет 20 м на расстоянии 20 км или 5 см на расстоянии 50 м (70 футов на расстоянии 12 миль или 2 дюйма на расстоянии 160 футов). Он использовался для определения температуры поверхности в диапазоне от -40 до 150 ° C (от -40 до 300 ° F).
Прибор для обнаружения и определения дальности (LIDAR ) измерял расстояние от космический аппарат к поверхности астероида путем измерения времени пролета отражения лазерного света. Он работал в диапазоне высот от 30 м до 25 км (от 100 футов до 16 миль).
Когда космический корабль находился ближе к поверхности, чем на 30 м (100 футов) во время операции отбора проб, лазерные дальномеры (LRF-S1, LRF-S3) использовались для измерения расстояния и ориентации (ориентации) космического корабля относительно местности. LRF-S2 контролировал рожок для отбора проб и запускал снаряд для отбора проб.
Данные LIDAR и ONC объединяются для определения подробной топографии (размеров и формы) астероида. Мониторинг радиосигнала с Земли позволил измерить гравитационное поле астероида .
Хаябуса2 имел четыре небольших марсохода для исследования поверхности астероида in situ и предоставления контекстной информации за возвращенные образцы. Из-за минимальной гравитации астероида все четыре марсохода были спроектированы так, чтобы перемещаться короткими прыжками вместо обычных колес. Они были развернуты в разные даты с высоты около 60 м (200 футов) и свободно падали на поверхность под слабой гравитацией астероида. Первые два марсохода, названные HIBOU (ранее Rover-1A) и OWL (ранее Rover-1B), приземлились на астероиде Рюгу 21 сентября 2018 года. Третий марсоход, названный MASCOT, был запущен 3 октября 2018 года. Его миссия была успешной. Четвертый марсоход, известный как Rover-2 или MINERVA-II-2, вышел из строя до выхода с орбитального аппарата. Он был выпущен 2 октября 2019 года для орбиты астероида и выполнения гравитационных измерений, прежде чем столкнуться с астероидом несколько дней спустя.
MINERVA-II является преемником модели Посадочный модуль MINERVA на борту «Хаябуса». Он состоит из двух контейнеров с 3 марсоходами.
MINERVA-II-1 - это контейнер, в котором размещены два ровера: Rover-1A (HIBOU ) и Rover-1B (OWL ) 21 сентября 2018 г. Он был разработан JAXA и Университетом Айдзу. Марсоходы идентичны цилиндрической форме, диаметром 18 см (7,1 дюйма), высотой 7 см (2,8 дюйма) и массой 1,1 кг (2,4 фунта) каждый. Они перемещаются прыжками в слабом гравитационном поле, используя крутящий момент, создаваемый вращающимися массами внутри марсоходов. Их научная полезность - это стереокамера, широкоугольная камера и термометры. Солнечные элементы и двухслойные конденсаторы обеспечивают электроэнергию.
Марсоходы MINERVA-II-1 были успешно развернуты 21 сентября 2018 года. Оба марсохода выполнили успешные миссии на поверхности астероида, обеспечивая изображения и даже видео с поверхности. Rover-1A проработал 113 астероидных дней (36 земных дней), вернув 609 изображений с поверхности, а Rover-1B проработал 10 астероидных дней (3 земных дня), вернув 39 изображений с поверхности.
MINERVA- Контейнер II-2 содержал ROVER-2 (иногда называемый MINERVA-II-2), разработанный консорциумом университетов во главе с Университетом Тохоку в Японии. Это была восьмиугольная призма формы, диаметром 15 см (5,9 дюйма) и высотой 16 см (6,3 дюйма), с массой около 1 кг (2,2 фунта). В нем были две камеры, термометр и акселерометр . Он имел оптические и ультрафиолетовые светодиоды для подсветки для обнаружения плавающих частиц пыли. «РОВЕР-2» нес четыре механизма для перемещения на короткие расстояния.
Ровер-2 вышел из строя перед запуском с орбитального аппарата, но был запущен 2 октября 2019 г. для орбиты астероида и выполнения гравитационных измерений перед столкновением с астероидом через несколько дней, 8 октября 2019 г.
Mobile Asteroid Surface Scout (MASCOT ) был разработан Немецким аэрокосмическим центром в сотрудничестве с Французским космическим агентством CNES. Его размеры 29,5 см × 27,5 см × 19,5 см (11,6 дюйма × 10,8 дюйма × 7,7 дюйма) и масса 9,6 кг (21 фунт). MASCOT имеет четыре инструмента: инфракрасный спектрометр (MicrOmega), магнитометр (MASMAG), радиометр (MARA) и камеру (MASCAM), которая снимала изображения. мелкомасштабное строение, распространение и текстура реголита. Марсоход способен кувыркаться один раз, чтобы изменить свое положение для дальнейших измерений. Он собрал данные о структуре поверхности и минералогическом составе, тепловом поведении и магнитных свойствах астероида. Он имеет неперезаряжаемую батарею, которая проработала около 16 часов. Инфракрасный радиометр на спускаемом аппарате InSight Mars, запущенном в 2018 году, основан на радиометре MASCOT.
MASCOT был развернут 3 октября 2018 года. Он успешно приземлился и успешно выполнил свою наземную миссию. Были опубликованы две статьи с описанием результатов MASCOT в научных журналах Nature Astronomy и Science. Одним из результатов исследования стало то, что астероиды типа C состоят из более пористого материала, чем считалось ранее, что объясняет дефицит этого типа метеорита. Метеориты этого типа слишком пористы, чтобы пережить вхождение в атмосферу планеты Земля. Другой результат заключался в том, что Рюгу состоит из двух разных почти черных типов горных пород с небольшой внутренней связностью, но пыли обнаружено не было. Третий документ, описывающий результаты MASCOT, был опубликован в Journal of Geophysical Research и описывает магнитные свойства Рюгу, показывая, что у Рюгу нет магнитного поля в масштабе валуна. 73>
Object | Разработаны | Mass | Dimensions | Power | Полезная нагрузка для науки | Дата посадки или развертывания | Статус |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Роверы MINERVA-II-1:. Ровер-1A (HIBOU). Ровер-1B (OWL) | JAXA и Университет Айдзу | 1,1 кг (2,4 фунта) каждый | Диаметр: 18 см (7,1 дюйма). Высота: 7 см (2,8 дюйма) | Солнечные панели | Широкоугольная камера, стереокамера, термометры | 21 сентября 2018 г. | Успешная посадка. Ровер-1А проработал 36 дней, Ровер-1В проработал 3 дня. |
Ровер-2 (MINERVA-II-2) | Университет Тохоку | 1,0 кг (2,2 фунта) | Диаметр : 15 см (5,9 дюйма). Высота: 16 см (6,3 дюйма) | Солнечные панели | Две камеры, термометр, акселерометр. Оптические и ультрафиолетовые светодиоды для освещения | Выпущены: 2 октября 2019 г., 16:38 UTC | Ровер отказал перед развертыванием, поэтому он был выпущен на орбиту вокруг астероида для проведения гравитационных измерений, прежде чем он столкнулся с несколько дней спустя. |
MASCOT | Немецкий аэрокосмический центр и CNES | 9,6 кг (21 фунт) | 29,5 см × 27,5 см × 19,5 см (11,6 дюйма × 10,8 дюймов × 7,7 дюйма) | Неперезаряжаемая. батарея | Камера, инфракрасный спектрометр, магнитометр, радиометр | 3 октября 2018 | Успешная посадка. Время работы от аккумулятора более 17 часов |
Развертываемая камера 3 (DCAM3) | JAXA | около 2 кг (4 фунта) | Диаметр: 7,8 см (3,1 дюйма). Высота: 7,8 см (3,1 дюйма) | Неперезаряжаемая батарея | Объектив DCAM3-A, объектив DCAM3-D | 5 апреля 2019 г. | Развернут для наблюдения за ударом от ударного элемента SCI. В настоящее время неактивен и предположительно упал на астероид. |
Малый импактор ручной клади (SCI) | JAXA | 2,5 кг (5,5 фунта) | Диаметр: 30 см (12 дюймов). Высота: 21,7 см (8,5 дюйма) | Неперезаряжаемый аккумулятор | Нет | 5 апреля 2019 г. | Успешно. Выстрел на поверхность через 40 минут после отделения. |
Маркер цели B | JAXA | Сфера 300 г (0,66 фунта) | 10 см (3,9 дюйма) | Нет | Нет | 25 октября 2018 г. | Успешно. Используется для первого приземления. |
Целевой маркер A | JAXA | 300 г (0,66 фунта) | сфера 10 см (3,9 дюйма) | Нет | Нет | 30 мая 2019 г. | Успешно. Используется для второго приземления. |
Маркер цели E (Explorer) | JAXA | 300 г (0,66 фунта) | сфера 10 см (3,9 дюйма) | Нет | Нет | 17 сентября 2019 г. | Успешно. Выведен на экваториальную орбиту и подтвержден приземлением. |
Маркер цели C (Sputnik / Спутник) | JAXA | 300 г (0,66 фунта) | сфера 10 см (3,9 дюйма) | Нет | Нет | 17 сентября 2019 | Успешно. Выведен на полярную орбиту и подтвержден приземлением. |
Маркер цели D | JAXA | 300 г (0,66 фунта) | сфера 10 см (3,9 дюйма) | Нет | Нет | — | Не использовался. |
Отбор проб | Дата |
---|---|
1-й отбор проб с поверхности | 21 февраля 2019 г. |
Отбор пробы под землей. | Импактор SCI: 5 апреля 2019 г.. Цель маркер: 5 июня 2019 г.. Отбор проб: 11 июля 2019 г. |
2-й отбор проб с поверхности | Необязательно; не было сделано. |
Первоначальный план был для космического корабля, чтобы собрать до трех образцов: 1) поверхностный реголит, который проявляет черты водных минералов; 2) поверхностный реголит с ненаблюдаемыми или слабыми признаками водных изменений; 3) выкопанный подземный материал.
Первые две поверхностные пробы планировалось начать в конце октября 2018 года, но марсоходы показали пейзаж из больших и маленьких валунов и никакого реголита для проб, поэтому команда миссии решила отложить выборку до 2019 года и оценить несколько вариантов. Первый отбор проб с поверхности был завершен 22 февраля 2019 г., и было получено значительное количество реголита, поэтому второй отбор проб с поверхности был отложен и в конечном итоге отменен, чтобы снизить риск для миссии.
Вторая и последняя проба была взята из выкопанный материал, который был вытеснен кинетическим ударником (ударник SCI), выпущенным с расстояния 300 м (1000 футов). Все образцы хранятся в отдельных герметичных контейнерах внутри капсулы возврата образца (SRC).
Устройство для отбора проб Хаябуса2 основано на материалах Хаябуса. Первый отбор проб с поверхности был проведен 21 февраля 2019 года и начался со спуска космического корабля, приближающегося к поверхности астероида. Когда рожок пробоотборника, прикрепленный к нижней стороне Hayabusa2, коснулся поверхности, танталовый снаряд весом 5 г (0,18 унции) был выпущен со скоростью 300 м / с (980 футов / с) в поверхность. Образовавшиеся частицы выброса собирались уловителем в верхней части рожка, которого выбрасываемые частицы достигали за счет собственного импульса в условиях микрогравитации.
Для отбора пробы подповерхности требовался ударный элемент, чтобы выкопать кратер, чтобы в конечном итоге получить материал глубже из субстрата. поверхность, не подвергавшаяся космическому выветриванию. Это потребовало удаления большого объема поверхностного материала с помощью значительного ударного элемента. С этой целью Хаябуса2 5 апреля применил свободно летящее орудие с одной «пулей», получившее название Small Carry-on Impactor (SCI ); Система содержит медный снаряд весом 2,5 кг (5,5 фунта), который выстреливает на поверхность с помощью метательного заряда. После развертывания SCI Хаябуса2 также оставил развертываемую камеру (DCAM3 ) для наблюдения и нанесения на карту точного местоположения удара SCI, в то время как орбитальный аппарат маневрировал к дальней стороне астероида, чтобы избежать попадания мусора с влияние.
Примерно через 40 минут после отделения, когда космический корабль находился на безопасном расстоянии, ударный элемент был выпущен в поверхность астероида путем детонации 4,5 кг (9,9 фунта) кумулятивного заряда пластифицированного HMX для ускорения. Медный ударник был выстрелен на поверхность с высоты около 500 м (1600 футов), и он выкопал кратер диаметром около 10 м (33 футов), обнажив нетронутый материал. Следующим шагом было развертывание 4 июня 2019 года отражающего маркера цели в районе кратера для облегчения навигации и спуска. Приземление и взятие проб состоялись 11 июля 2019 года.
Космический аппарат собирал и хранил пробы в отдельных герметичных контейнерах внутри капсулы для возврата проб (SRC), которая имеет теплоизоляция, внешний диаметр 40 см (16 дюймов), высота 20 см (7,9 дюйма) и масса около 16 кг (35 фунтов).
В конце На этапе научных исследований в ноябре 2019 года компания Hayabusa2 использовала свои ионные двигатели для изменения орбиты и возвращения на Землю. Когда Hayabusa2 пролетит мимо Земли в конце 2020 года, он выпустит капсулу, вращающуюся со скоростью один оборот за три секунды. Капсула снова войдет в атмосферу Земли со скоростью 12 км / с (7,5 миль / с), развернет парашют, отражающий радар, на высоте около 10 км (6 миль) и сбросит свой тепловой экран, передавая сигнал. сигнал позиционного маяка. Капсула с образцом планируется приземлить на испытательном полигоне Вумера в Австралии. Общее расстояние полета составит 5,24 миллиарда км (3,26 миллиарда миль).
Попав на Землю, любое летучее вещество будет собрано до того, как будут открыты запечатанные контейнеры. Образцы будут храниться и анализироваться в Центре обработки образцов внеземных животных JAXA, где международные ученые могут запросить небольшую часть образцов.
Когда космический корабль возвращается и пролетает мимо Земли для доставки капсулы с образцом в конце 2020 года, ожидается, что он сохранит 30 кг (66 фунтов) ксенона Горючее (из исходных 66 кг (146 фунтов)), которое можно использовать для продления срока его службы и для полета к новым целям для исследования. По состоянию на сентябрь 2020 года для продления миссии был выбран пролет (98943) 2001 CC21 в июле 2026 года и встреча с 1998 KY26 в июле 2031 года. Наблюдение 2001 CC 21 будет происходить во время высокоскоростного пролета астероида L-типа, относительно необычного типа астероида. Фиксированная камера Хаябуса2 не была предназначена для такого типа облета. Встреча с 1998 KY 26 будет первым посещением быстро вращающегося микроастероида с периодом вращения около 10 минут. В период с 2021 по 2026 год космический аппарат также будет проводить наблюдения экзопланет. Также изучалась возможность провести облет Венеры, чтобы установить встречу с 2001 AV43.
Выбранный сценарий EAEEA:
Японский зонд малых тел
На Викискладе есть материалы, связанные с Hayabusa2. |