Pulsar

Понедельник, 24.09.2018, 08:31


Приветствую Вас Гость | RSS

Главная | Регистрация | Вход


Меню сайта
Категории
Новые статьи
Новое на форуме
Опрос
Имеет ли Вселенная край?
Всего ответов: 9112
Главная » 2018 » Июнь » 27 » «Хаябуса-2». Вторая японская миссия к астероиду. Что известно о ней? Технический обзор миссии
27.06.2018 14:11

«Хаябуса-2». Вторая японская миссия к астероиду. Что известно о ней? Технический обзор миссии

Уже совсем скоро на орбиту астероида (162173) Рюгу выйдет автоматическая межпланетная станция (АМС) японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) «Хаябуса-2» (яп. はやぶさ2 — «Сапсан-2»). Эта станция более трёх с половиной лет двигалась к своей заветной цели, и вот теперь она уже почти её достигла. Вскоре мы узнаем много нового об астероиде (162173) Рюгу, а пока стоит рассмотреть сам японский аппарат.

АМС «Хаябуса-2» в представлении художника.

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 (<550 нм) и становится плоским или слегка красноватым в остальной. Астероиды класса С очень распространены: более 75% всех известных астероидов принадлежат именно к этому классу.

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

Размер (162173) Рюгу оценивается в 920 метров. Отнюдь не самый большой астероид из известных нам. Перигелий (самая близкая к Солнцу точка орбиты) у него составляет 0,96 а.е., а афелий (самая дальняя от Солнца точка орбиты) — 1,42 а.е. Пересекает орбиту Земли и Марса. Период вращения вокруг своей оси — 7,63 часа, причём его ось вращения перпендикулярна орбите (т.е. астероид вращается как бы «на боку»). Период обращения вокруг Солнца — 1,3 земных года.

Орбита астероида (162173) Рюгу (1999 JU3).

Предыдущая японская миссия

«Хаябуса-2», как видно из названия, не является первой японской станцией, запущенной для исследования астероидов. Первой же японской станцией была АМС «Хаябуса», запущенная 9 мая 2003 года к астероиду (25143) Итокава. Этот астероид, в отличие от (162173) Рюгу, имеет меньшие размеры и принадлежит к классу S. Оба аппарата имеют схожую конструкцию.

«Хаябуса» на орбите (25143) Итокава в представлении художника. Более подробно о различиях между аппаратами будет сказано далее в статье.

Запуск первой японской станции — «Хаябуса» — был произведён с расположенного в префектуре Кагосима космодрома Космического центра Утиноура с помощью твердотопливной ракеты-носителя (РН) Mu-5. Сближение зонда с астероидом произошло в сентябре 2005 года, но грунт был доставлен на Землю только летом 2010 года.

Причём доставлен этот грунт был с горем пополам: специалисты, курирующие миссию, столкнулись с огромным числом проблем в работе АМС. Во время полёта к небесному телу произошла сильная солнечная вспышка, которая нарушила работу солнечных батарей, также возникли проблемы с ионными двигателями. Это снизило до минимума манёвренность аппарата. Из-за этого космический корабль достиг астероида лишь в сентябре 2005 года, а не в июле. Но на этом проблемы с зондом отнюдь не закончились. Когда «Хаябуса» долетела (наконец-то) до астероида, то специалисты обнаружили новую проблему: на АМС сломалось несколько гироскопов. Через некоторое время станция начала сближаться с поверхностью, всего же она должна была осуществить на Итокаве три короткие посадки — одну пробную и две штатные. Но первая посадка из-за ряда сбоев прошла неудачно. Кроме того, аппарат должен был выпустить на поверхность крошечного робота «Минерва». Это маленькое устройство цилиндрической формы (диаметр — 12 см, длина — 10 см) было оснащено тремя камерами, солнечными батареями и передатчиком. Однако связь с «Минервой» установить не удалось. Аппарат, как считают специалисты, промахнулся мимо астероида, улетев в космос. Самая последняя посадка предполагала новую попытку забора грунта с поверхности. Но и тут всё пошло наперекосяк: в момент максимального сближения с поверхностью астероида произошел сбой компьютера, аппарат потерял ориентацию и повредил один из двигателей. А после специалисты и вовсе потерли с ним связь…

Через некоторое время связь удалось всё-таки восстановить. Но ионный двигатель перезапустить не удавалось аж до 2009 года, и всё это долгое время возврат станции с грунтом на Землю был под большим вопросом. Но в июне 2010 года станция всё же долетела до Земли, отстрелив капсулу с образцами грунта. Капсула приземлилась в районе полигона Вумера, что на юге Австралии, а сама «Хаябуса» сгорела в атмосфере Земли, завершив свою долгую и трудную миссию.

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

«Хаябуса» сгорела в атмосфере Земли... Credit: Ames Research/NASA.

При создании АМС «Хаябуса-2» японцы проанализировали все сбои и аварии на предыдущей миссии. И пока, к счастью, у новой станции проблем нет.

«Хаябуса-2»

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

Запуск станции «Хаябуса-2» произошёл 3 декабря 2014 с космодрома космического центра Танэгасима, расположенного в префектуре Кагосима. Для запуска использовали РН H-IIA.

Запуск станции «Хаябуса-2» 3 декабря 2014 года. Credit: JAXA/Norihide Saitou.

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.

На «Хаябуса-2» установили четыре модифицированных ионных двигателя μ10, каждый из которых обеспечивает тягу до 10 мН. На предыдущей АМС «Хаябуса» тоже были установлены двигатели μ10, однако они обладали меньшей тягой (8,5 мН каждый). Рабочее тело — ксенон. Двигатель может работать в четыре шага переключения с мощностью 250 Вт/500 Вт/750 Вт/ 1000 Вт (1 кВт) на каждом шаге соответственно. На «Хаябуса-2» также установили и улучшенную систему подачи рабочего тела в двигатели.

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

Вместо параболической зеркальной антенны, установленной на «Хаябуса», была установлена плоская антенна (работает на частоте 32 ГГц) с высоким коэффициентом усиления. Очень похожая антенна была установлена на АМС «Акацуки». Связь между Землёй и аппаратом будет поддерживаться в Ка-диапазоне. Однако Японии не хватает собственных станций для принятия/передачи сигналов в этом диапазоне, поэтому для связи японцы преимущественно используют сеть дальней космической связи NASA (DSN) и европейскую сеть космической связи ESTRACK.

АМС «Хаябуса-2» во время сборки. Credit: JAXA/NEC.

АМС «Хаябуса-2» во время сближения с астероидом в представлении художника.

На «Хаябуса-2» улучшили и систему ориентации. Были установлены новые, более надёжные гироскопы. Причём теперь их стало сразу четыре, а не три, как было на «Хаябуса».

На АМС установлен ударный цельнометаллический заряд Small Carry-on Impactor (SCI), состоящий из медного снаряда и заряда взрывчатки (пластифицированный октоген) для формирования ударного ядра. Вся масса SCI — 18 кг, из которых 4,7 кг приходится на взрывчатку. Масса медной пластины, из которой и будет формироваться ударное ядро, составляет 2,5 кг. Заряд должен будет образовать искусственный кратер, обнажив более глубокий материал. Этот материал станция будет исследовать в дальнейшем. В целях безопасности сама «Хаябуса-2» в этот момент будет находиться в тени астероида, а взрыв будет осуществлён на его освещённой стороне (т.е. с противоположной стороны от АМС). Поэтому станция не сможет наблюдать взрыв. Но как быть? Для наблюдения взрыва станция выпустит специальное устройство — DCAM 3, на нём и будет находиться камера. DCAM 3 будет передавать изображение на саму АМС «Хаябуса-2», а она уже будет передавать данные на Землю. DCAM 3 начнёт производить съёмку (162173) Рюгу с момента отделения от АМС.

Отделяемый от АМС аппарат DCAM 3 создан на основе зонда IKAROS. А последний, кстати, был испытан в космосе всего лишь за несколько лет до запуска «Хаябуса-2».

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

На «Хаябуса-2» установили немало камер: три оптические навигационные камеры (ONC-T, ONC-W1, ONC-W2), CAM-C на пробоотборнике и термоинфракрасную камеру (TIR). Последняя является тепловизором, т. е. может определять температуру поверхности (162173) Рюгу. Ещё есть лидар и спектрометр.

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.

Система сбора образцов грунта аналогична установленной на «Хаябуса», но является, что неудивительно, более совершенной. Сбор будет происходить с помощью специального пробоотборника, представляющего собой специальную трубку. Когда АМС коснётся ею поверхности астероида, то автоматика выстрелит внутри трубки специальным конусообразным танталовым снарядом. Снаряд, имеющий массу в пять грамм, врежется в поверхность астероида со скоростью 300 м/с и поднимет часть реголита. Последний, двигаясь в условиях микрогравитации, самостоятельно попадёт в специальный сборник. Но даже если этот механизм не сработает, то возможность сбора образцов всё равно остаётся: инженерами дополнительно был установлен ещё один специальный механизм, который сможет подцепить и поднять реголит.

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

Посадочные зонды

«Хаябуса-2» спустит на поверхность астероида сразу несколько миниатюрных зондов, некоторые из них помещены в специальные контейнеры: MINERVA-II-1 (содержит ROVER-1A и ROVER-1B), MINERVA-II-2 (содержит ROVER-2) и MASCOT. АМС оставит их на высоте в 60 метров над астероидом. После контейнеры начнут медленно опускаться на поверхность (если их скорость будет меньше первой космической для (162173) Рюгу). Ускорение свободного падения на таком маленьком небесном теле очень мало, поэтому устройствам ничего не грозит.

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 находятся небольшие электромоторы, на оси которых установлен эксцентрик. Вращение мотора с эксцентриком приводит к изменению центра тяжести, и под действием инерции происходит движение: устройства подпрыгивают 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

Благодаря АМС «Хаябуса-2» люди смогут узнать немало нового хоть и о маленьком, но необычном и интересном мире. Новые знания помогут нам узнать много нового и о Солнечной системе, к примеру, об её эволюции. В JAXA уже заявили, что хотят попытаться найти на (162173) Рюгу органические молекулы. Учёные, найдя/не найдя их, смогут больше понять о роли астероидов в происхождении жизни на Земле.

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.

Первоисточник статьи


Похожие новости:

Категория: Техника | Просмотров: 1775 | Добавил: shtonadobno | Теги: астероид, Хаябуса-2, Рюгу, Хаябуса, 1999 JU3, JAXA, (162173) Рюгу | Рейтинг: 5.0/6
Всего комментариев: 2
avatar
1
2 VEL • 23:19, 27.06.2018
Поддерживаю! Успехов!

Вот только новости Роскосмоса удручают... То портфель делят, то расследования...

avatar
1
1 fox64 • 16:23, 27.06.2018
Амбициозно, однако... тем не менее, желаю успеха этой миссии.

avatar
Вход

Профиль
Понедельник
24.09.2018
08:31

Интересное
Поиск по сайту

Новости космоса на главной странице Яндекса.

Добавьте наш виджет, кликнув по картинке, и будьте всегда в курсе последних событий.


Архив новостей
Чат Пульсар
Статистика

Онлайн всего: 67
Гостей: 65
Пользователей: 2

marina-savickaya2016, Storm