Главная » 2024»Октябрь»7 » Этот европейский аппарат изучит последствия американского удара по астероиду: в космос запущена миссии Hera. Её обзор и видео запуска.
07.10.2024 23:55
Этот европейский аппарат изучит последствия американского удара по астероиду: в космос запущена миссии Hera. Её обзор и видео запуска.
Если однажды астрономы обнаружат, что нашей планете грозит падение относительно крупного небесного тела, например, астероида, то что мы, земляне, будем делать? Да, по меркам истории это происходит крайне редко, но вот по меркам астрономии — чуть ли не постоянно. В кино нам показывают, как люди буквально за считанные недели из ничего готовят сложную космическую миссию, обязательно пилотируемую, и успешно спасают мир. Увы, но на деле Земля сейчас фактически беззащитна. Хоть риск небольшой, но готовиться надо. 24 ноября 2021 года был запущен аппарат NASA DART, который в рамках эксперимента 26 сентября 2022 совершил кинематический таран (или кинетический удар) Диморфа, 160-метрового спутника двойного астероида (65803) Дидим. И вот теперь к нему летит аппарат Hera (русс. «Гера»), созданный Европейским космическим агентством (ESA) для оценки последствия того тарана и более детального изучения двойного астероида.
Как прошёл запуск, как Hera будет лететь к своей цели и проводить исследования, как аппарат и выпущенные им малые зонды попытаются осуществить мягкую посадку на Дидим и Димформ?
Примечание: выше приведено видео с YouTube, если оно не работает или медленно загружается, то можно посмотреть его на «Дзене» по этой ссылке.
Аппарат Hera был запущен с помощью ракеты-носителя Falcon 9 компании SpaceX Илона Маска 7 октября 2024 года в 17:52 по московскому времени со стартового комплекса SLC-40 космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США).
Для Falcon 9 это был уже 379 запуск в истории её эксплуатации и 94 в 2024 году, для многоразовой первой ступени B1061 это был уже 23 полёт, однако в этот раз SpaceX не возвращала ступень. Это уже вторая ступень с таким числом запусков, при этом, как и для её предшественницы, это был последний полёт. Ступень B1062 тоже совершила 23 запуска, поставив рекорд повторного использования, но после завершения последнего и посадки на платформу она упала и загорелась.
Интересно отметить, что сейчас полёты Falcon 9 официально приостановлены, причём уже третий раз в году. Во время запуска пилотируемой миссии Crew-9 к Международной космической станции вторая ступень Falcon 9, причём уже после отделения корабля, не смогла сразу сойти с орбиты. Она это делает для предотвращения образования космического мусора, и это никак не влияет на полёт корабля и его стыковку со станцией, но запуски Falcon 9 всё равно приостановили. Однако регулятор разрешил этот запуск. Дело в том, что подобные миссии чувствительны к стартовому окну, при этом траектория пуска исключает возможность сведения ступени с орбиты.
Hera на адаптере полезной нагрузки, сзади видна одна из створок головного обтекателя ракеты Falcon 9. Credit: ESA/SpaceX.
Полёт к цели
К своей цели Hera будет лететь более двух лет и достигнет Дидима только в конце декабря 2026 года. В марте 2025 года Hera совершит гравитационный манёвр у Марса, во время которого проведёт ряд наблюдений за его спутником Деймосом с целью проверки научных приборов.
Созданная энтузиастами анимация траектории полёта Hera к Дидиму. Синим показана орбита Земли, бирюзовым — Марса, зелёным — астероида, розовым — траектория аппарата. Credit: HORIZONS System, Phoenix7777/JPL/NASA.
Астероид Дидим, его спутник и последствия тарана
(65803) Дидим — околоземный астероид из группы аполлонов размером 851×849×620 метров, у которого есть спутник Диморф размером 177×174×116 метров, вращающийся вокруг основного астероида по орбите радиусом 1,1 км с периодом всего в 11 часов 23 минуты (до столкновения DART на один оборот уходило на 32 минуты больше времени). Дидим был выбран неслучайно как цель DART. Во-первых, этот двойной астероид периодически сближается с Землёй, до него относительно легко долететь. Во-вторых, на двойном астероиде, состоящем из относительно небольших небесных тел, проще наблюдать изменение орбиты. В-третьих, это совершенно безопасно для Земли.
Наблюдаемое изменение орбиты Диморфа может показаться ничтожным, но в масштабах гелиоцентрических орбит, а это миллиарды километров, даже такие небольшие отклонения приведут к изменению орбиты астероида на тысячи километров. Это практически ничто по меркам космоса, но может оказаться спасением для Земли. Да и DART — экспериментальная миссия, в случае реальной угрозы можно послать аппарат побольше или даже целый рой подобных зондов.
Название астероида Дидим с греческого переводится как «близнец», что отсылает к наличию у него спутника. Название Диморфу дали после того, как его выбрали целью DART, и в переводе с греческого оно означает «имеющий две формы». Действительно, это первое небесное тело в истории, форма которого была существенно изменена людьми.
Дидим и Диморф во время подлёта DART. Credit: NASA.
Изображение Диморфа, созданное из снимков DART, полученных за несколько секунд до столкновения с ним. Credit: NASA.
Диморф изучен не полностью, но на изображении выше видно, что это типичная «куча щебня» — не монолитное тело, а конгломерация обломков, удерживаемых вместе собственным притяжением и трением. На нём не было найдено кратеров, но появился один рукотворный, причём, видимо, довольно крупный. И это хорошо: зонд открыл для исследования глубокие и древние слои небесного тела.
Снимки с кубсата LICIACube, на которых запечатлён таран Диморфа зондом DART. Хорошо виден разлёт астероидного материала. Левый снимок был получен камерой LEILA с расстояния 79,8 км от Диморма, а правый сделан камерой LUCE с расстояния 56,7 км. Credit: ASI/NASA.
DART выбил большой объём материала из Диморфа, из-за чего у двойного астероида появился пылевой хвост. Мало того, некоторые обломки стали временными спутниками системы. Эти объекты медленно удаляются от своего источника со скоростью чуть более 0,8 км/ч, и в будущем они рассеются, что объясняет, почему мы не видим рой обломков вокруг множества исследованных астероидов.
Снимок Дидима, полученный телескопом «Хаббл» через несколько месяцев после столкновения, виден пылевой хвост и рой обломков. Credit: NASA/ESA.
Столкновение DART с Диморфом смогли запечатлеть даже астрономы-любители! Но они увидели лишь увеличение яркости объекта.
Особенности и научные инструменты Hera
У миссии Hera будет три цели:
детально изучить последствия столкновения DART с Диморфом, что позволит оценить эффективность проведённого кинетического удара;
провести научное изучение Дидима и Диморфа;
испытать ряд новых технологий.
Аппарат Hera, установленный на адаптер полезной нагрузки. Credit: ESA/SpaceX.
Hera был создан немецкой компанией OHB System AG. Аппарат имеет почти кубическую форму с размерами 1,6×1,6×1,7 м, стартовая масса — 1081 кг. Источник энергии — солнечные батареи, после развёртывания их суммарная площадь будет составлять 13 кв. м, в самой дальней планируемой от Солнца точке орбиты их мощность составит около 800 Вт. Для связи с Землёй используется X-диапазон частот (7 — 10,7 ГГц), зонд оснащён фиксированной параболической антенной диаметром 1,13 м с высоким коэффициентом усиления и двумя всенаправленными антеннами с низким коэффициентом усиления. Кроме того, для связи между Hera и кубсатами Juventas и Milani, небольшими аппаратами, что будут выпущены после сближения с Дидимом, будет использоваться связь в S-диапазоне частот (2 — 4 ГГц) с максимальной дальностью 60 км. Двигательная установка создана итальянской компанией Avio, имеет в составе 22 двигателя разной мощности, использует топливо на основе гидразина и тетроксида азота. Для навигации и ориентации Hera имеет солнечные и звёздные датчики, а также гиростабилизацию. «Мозг» аппарата представлен бортовой цифровой вычислительной машиной на основе проверенного временем двухъядерного 32-битного LEON-3 — члена целого семейства процессоров, специально разработанных ESA для космоса.
Аппарат Hera покрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией, которой покрываются почти все современные космические аппараты и которая необходима для регуляции их температуры. Это многослойная оболочка из тонкой плёнки с металлическим напылением. Судя по фотографиям, на Hera она представлена разными типами.
Аппарат Hera проведёт испытания ряда новых технологий, связанных с навигацией, связью и автономной работой. Например, зонд должен автоматически определять параметры окружающего его космического пространства, поддерживать заданную орбиту у двойного астероида, определять расположение, используя детали рельефа, а его программное обеспечение сможет автоматически находить и устранять некоторые сбои. Подобные технологии будут активно использоваться в будущем, в том числе в японской миссии по исследованию марсианских лун Martian Moons Exploration.
Расположение различных приборов на Hera: A — AFC, B — TIRI, C — звёздные датчики, D — HyperScout H, E1 и E2 — система развёртывания кубсатов, F — PALT, G — камера наблюдения за поверхностью Hera, H — антенны для связи с кубсатами, I — антенна с низким усилением для связи с Землёй. Credit: ESA.
Снимок поверхности Hera с камеры G. Credit: ESA.
Hera обладает следующими научными инструментами:
Камеры AFC — система из двух камер, созданная немецкой компанией Jena-Optronik на основе камер серии ASTROhead, активно использующихся в других космических аппаратах.
Инфракрасная камера TIRI будет получать снимки в средней инфракрасной области спектра для определения температуры на поверхности небесных тел. Создана Японским агентством аэрокосмических исследований на основе аналогичного прибора, установленного на аппарате «Хаябуса-2».
Спектрометр HyperScout H, позволяющий проводить наблюдения в различных диапазонах спектра. Произведён нидерландской компанией Cosine Remote Sensing.
Лазерный дальномер PALT будет не только применяться в навигации, но и поможет в изучении рельефа астероидов. В основе конструкции лежит инфракрасный лазер с длиной волны 1550 нм, прибор может определять расстояние с точностью до 0,5 м. Разработан немецкой компанией Jenoptik при участии португальской Efacec и латвийской Eventech.
Также Hera проведёт ряд экспериментов, используя свои антенны. Например, с помощью анализа доплеровского смещения частоты сигналов от кубсатов планируют изучать гравитационные поля астероидов и распределение массы в них.
Да, на самом зонде Hera установлено не так много научного оборудования. Однако у него есть сразу 2 кубсата: Juventas и Milani. Сейчас их солнечные батареи и выдвижные антенны сложены, эти аппараты находятся в специальных контейнерах и будут выпущены после того, как Hera достигнет Дидима. Оба аппарата имеют баллоны со сжатым газом, который они будут выбрасывать из специальных сопел для изменения своей орбиты.
Кубсат Milani. Credit: ESA.
Аппарат Milani — 6U кубсат массой 12 кг, он и его научные приборы созданы итальянской компанией Tyvak. На борту имеется:
Мультиспектральная камера ASPECT, которая будет работать в видимом и инфракрасном диапазонах спектра.
Микротермогравиметр VISTA будет фиксировать частички пыли, определять их массу и наличие летучих соединений, в том числе воды.
Кубсат Juventas во время испытаний. Credit: ESA
Аппарат Juventas также является 6U кубсатом массой 12 кг, он и его научные приборы созданы компанией GomSpace из Дании. На борту имеется:
Радар JuRa — радар с синтезированной апертурой, работающий на частотах 50-70 МГц. Позволит изучить внутреннюю структуру небесных тел.
Гравиметр GRASS, который должен будет с высокой точностью определить массу Дидима и Диморфа.
Посадка на Дидим и Диморф
Hera будет постепенно снижать орбиту, а после попытается совершить мягкую посадку на Дидим. Кубсаты же попытаются спуститься на поверхность Диморфа. На них не установлены специальные приспособления для этого, они просто сбросят скорость относительно небесных тех и у их поверхности фактически начнётся медленное свободное падение. Если всё пойдёт гладко, то аппараты попытаются собрать как можно больше данных с поверхности, а после их работа будет завершена. Они так и останутся там, став памятниками человеческому любопытству.
