Hera (rymduppdrag)

Hera
Hera in orbit.jpg
Typ av uppdrag Asteroid orbiter
Operatör Europeiska rymdorganisationen
Hemsida heramission.space
Uppdragets varaktighet Planerad: 6 månader i omloppsbana
Rymdskeppsegenskaper
Tillverkare OHB SE
Lanseringsmassa 870 kg (1 920 lb)
Torr massa 350 kg (770 lb)
Uppdragets början
Lanseringsdag Oktober 2024 (planerad)
Raket Falcon 9 Block 5
Entreprenör SpaceX
65803 Didymos orbiter
Orbital insättning 2026
 

Hera är ett rymduppdrag under utveckling vid European Space Agency i sitt Space Safety-program. Dess primära mål är att studera Didymos binära asteroidsystem som påverkades av DART och bidra till validering av den kinetiska nedslagsmetoden för att avvika en jordnära asteroid i en kolliderande bana med jorden. Den kommer att mäta storleken och morfologin hos kratern som skapas av och rörelsemängd som överförs av en konstgjord projektil som träffar en asteroid, vilket gör det möjligt att mäta effektiviteten av avböjningen som orsakas av nedslaget.

Rymdfarkosten kommer att skjutas upp i oktober 2024 och kommer även att studera resultaten av DART impactor, fyra år efter NASA:s uppdrag. DART träffade asteroiden Dimorphos , det minsta av två objekt som bildade den binära asteroiden 65803 Didymos , den 27 september 2022.

Hera har en massa på 1128 kilogram och bär en nyttolast av kameror, en höjdmätare och en spektrometer . Den kommer också att bära två nanosatelliter CubeSats, kallade Milani och Juventas .

Hera kommer till fullo att karakterisera sammansättningen och fysikaliska egenskaperna hos det binära asteroidsystemet inklusive, för första gången, underytan och de inre strukturerna. Den kommer också att utföra tekniska demonstrationer kopplade till operationer i närheten av en liten kropp och utplaceringen och kommunikationen med CubeSats i interplanetära rymden .

Projektets historia

AIDA det gemensamma projektet med NASA

Huvudartiklar: AIDA (internationellt rymdsamarbete) och Double Asteroid Redirection Test

AIDA är det första operativa programmet vars mål är att testa en metod för att avleda jordnära asteroider. Det inrättades 2013 gemensamt av forskare med stöd av NASA och ESA. Dess mål är att testa användningen av en anordning av slagkraftstyp för att avleda en asteroid som kan träffa jorden. Detta program tillhandahåller uppskjutning till den binära asteroiden (65803) Didymos av två rymdskepp: DART -impaktorn utvecklad av NASA och ansvarar för att krascha i hög hastighet på den minsta av de två asteroiderna och AIM-omloppsbanan utvecklat av ESA, som ska mäta effekterna av påverkan. Efter en utvärderingsfas i de två rymdorganisationerna beslutade European Space Agency i slutet av 2016 att överge utvecklingen av AIM på grund av brist på tillräckligt ekonomiskt stöd från medlemsländerna. NASA beslutade å sin sida att fortsätta utvecklingen av DART. I detta nya sammanhang ansvarar terrestra observatorier för att delvis ta över AIM:s roll. DART-projektet kommer att utvecklas därefter genom att införliva LICIACube nano-satelliten , släppt före nedslaget och ansvarig för att ta och återsända de första 100 sekunderna av den.

Renässansen av det europeiska projektet

År 2017, på begäran av flera medlemsländer av European Space Agency, återupptog den senare studierna av en ersättare för AIM som fick namnet Hera (uppkallad efter den grekiska äktenskapets gudinna Hera ). Hera måste uppfylla alla mål som tilldelats AIM, men under tiden optimera alla komponenter i uppdraget så mycket som möjligt. Hera ska skjutas upp i oktober 2024 och studera effekterna av DART-påverkan på Dimorphos , Didymos satellit, fyra år efter att den inträffade. Hera _ uppdraget godkändes så småningom av ESA:s ministerråd i november 2019. I september 2020 anförtrodde Europeiska rymdorganisationen byggandet av rymdfarkosten till ett konsortium av företag under ledning av OHB , under ett kontrakt på 129,4 miljoner euro. Det formaliserade också uppdragets vetenskapliga team, bestående av en huvudutredare, ett vetenskapligt råd, fyra arbetsgrupper som täcker alla aspekter av uppdraget och de vetenskapliga cheferna för instrumenten.

Mål

Hera performing close proximity operations at Didymos
Hera utför närhetsoperationer på Didymos

Huvudsyftet med Hera- uppdraget är att utvärdera den kinetiska impactormetoden för att avleda ett jordnära objekt som hotar att krascha in i jorden. Denna metod består av att modifiera asteroidens bana genom att skjuta upp en rymdfarkost med en hastighet av några kilometer per sekund. Av alla metoder är detta den mest mogna eftersom den är beroende av användningen av tillgängliga och billiga rymdfarkoster. För att uppfylla detta mål Hera bestämma:

  • hur mycket momentumöverföring beror på densiteten, porositeten och egenskaperna hos asteroidens yta och inre struktur och
  • vilken andel av den kinetiska energin som överförs vid fragmenteringen och omstruktureringen av asteroiden eller i den kinetiska energin hos de utstötade materialen.

Hera har också höga vetenskapliga mål. Den måste samla in egenskaperna hos de två asteroiderna: ytegenskaper, inre porositet och inre struktur. I synnerhet Hera att vara det första uppdraget att mäta underjordiska och inre strukturer hos en asteroid. För detta kommer den att använda JuRA lågfrekvent radar ombord på CubeSat Juventas (se nedan). Hela månen, Dimorphos, kommer att kartläggas med en rumslig upplösning på några meter och närheten av nedslaget med en upplösning på 10 centimeter. Massan av Didymos måne kommer att uppskattas med hög noggrannhet, vilket möjliggör en direkt uppskattning av kraftöverföringseffektiviteten från DART-påverkan.

Uppdraget omfattar också flera tekniska mål. Det viktigaste är produktionen av en styrmjukvara som genom att använda data från flera sensorer gör det möjligt att rekonstruera det omgivande rummet och därmed självständigt definiera en säker bana runt asteroiden. Hera måste också gå ombord på två CubeSats som kommer att släppas när asteroiden nås. Dessa CubeSats är:

  • Milani, med uppdraget att samla in spektraldata från ytan av de två asteroiderna (ytsammansättning) och identifiera förekomsten av damm i det omgivande rymden och
  • Juventas, som ska utföra mätningar av underjordiska och inre strukturer, bidrar till bestämningen av gravitationsfältet och ger information om ytans mekaniska respons vid landning på Dimorphos.

Uppdragets genomförande

Det amerikanska DART-uppdraget, som sjösattes den 24 november 2021 kl. 06:21 UTC av en Falcon 9 från Vandenberg Launch Station nådde den binära asteroiden (65803) Didymos den 26 september 2022, med en kollision kl. 23:16 UTC med dess Dimorphos- satellit vid en relativ hastighet på cirka 6,6 km/s. Nedslaget måste ändra rotationsperioden (11,9 timmar) för Dimorphos runt Didymos med minst 73 sekunder, vilket bör observeras med markbundna teleskop.

Hera ska skjutas upp i oktober 2024 av en Falcon 9 -raket som kommer att lyfta från Cape Canaveral och nå den binära asteroiden (65803) Didymos fyra år efter DART, exakt den 28 december 2026, för att påbörja sex månaders undersökning. Hera kommer att vara den första att träffa en binär asteroid. När du är nära den dubbla asteroiden kommer fem etapper att följa:

  1. den tidiga karaktäriseringsfasen,
  2. utbyggnadsfasen av de två nanosatelliterna,
  3. den detaljerade karaktäriseringsfasen,
  4. den nära observationsfasen,
  5. landningen av både Milani och Juventas på Dimorphos, och slutligen, ett experiment som kan sluta med en landning på Didymos av huvudrymdfarkosten.

Rymdskepp

Hera - uppdraget inkluderar den självbetitlade huvudsatelliten och två CubeSats vid namn Juventas och Milani .

Hera - satelliten är kubisk i formen, 1,6 × 1,6 × 1,7 meter och har en massa på cirka 1128 kg. Dess energi kommer från solpaneler med en yta på 13 m². Den inkluderar en inter-satellitlänk för att kommunicera med de två nano-satelliterna.

Satelliten är stabiliserad på 3 axlar. Inställningen upprätthålls av 4 reaktionshjul , gyroskop , stjärnspårare , solsensorer och två Asteroid Framing Cameras (AFC). Attitydvägledning sker genom Planetary Altimeter (PALT).

Vetenskapliga instrument

Asteroid framing kameror (AFC)

Heras huvudinstrument är de två AFC-kamerorna (Asteroid Framing Cameras), utvecklade av företaget JenaOptronik. Identiska och redundanta, de har var och en en FaintStar pankromatisk sensor på 1020 x 1020 pixlar med ett teleobjektiv. Synfältet är 5,5 x 5,5 grader och den rumsliga upplösningen når en meter på ett avstånd av 10 kilometer. Dessa kameror ska ge fysiska egenskaper för ytan av asteroiden Didymos och Dimorphos samt kratern skapad av DART och Juventas landningszon.

Hyperspektral avbildare – Hyperscout-H

Hyperscout-H är en hyperspektral avbildare som måste ge bilder i ett spektralområde mellan 665 och 975 nm (synligt och nära infrarött). Instrumentet gör sina observationer i 25 distinkta spektralband. Den är utvecklad av cosine Remote Sensing. Detta är en specifik version utvecklad för Hera , som skiljer sig från standard Hyperscout.

Planetarisk höjdmätare (PALT)

PALT är en mikro- Lidar planetarisk höjdmätare som använder en laser som avger en infraröd ljusstråle på 1,5 mikron. Dess spår på marken är 1 meter på en höjd av 1 kilometer (1 milliradian ). Höjdmätningsnoggrannheten är 0,5 meter. Dess frekvens är 10 Hertz .

Termisk infraröd bildkamera (TIRI)

TIRI är en termisk infraröd kamera som tillhandahålls av den japanska rymdorganisationen . Det observerade spektralområdet är mellan 7 och 14 mikron och det har 6 filter. Dess visuella omfång är 13,3 x 10,6°. Den rumsliga upplösningen är 2,3 meter på ett avstånd av 10 kilometer.

X-Band Radio Science (X-DST)

Massan av de två asteroiderna som utgör det binära systemet, egenskaperna hos deras gravitationsfält, deras rotationshastighet och deras banor kommer att mätas med hjälp av radiovågsstörningar orsakade av Dopplereffekten . Mätningarna avser radioväxlingarna mellan Hera- och Earth-stationerna men även mellan Hera och CubeSats. På grund av den låga omloppsbana som CubeSats kommer att cirkulera i, är dessa sista mätningar avgörande för att bestämma Didymos gravitation.

Instrumentens huvudsakliga egenskaper
Karaktäristisk AFC Hyperscout-H PALT TIRI
Typ Synlig Imager Spektralbildare Höjdmätare Infraröd värmekamera
Massa (kg) <1,5 5,5 4,5 <4,4
Synomfång (grader) 5,5 15,5 x 8,3 ej tillämpbar 13,3 x 10
Rumslig upplösning (mikroradianer) 94,1 133 1000 226
Spektralband (nanometer) 350-1000 665-975 700-1400
Andra 25 spektralband vertikal precision: 0,5 m . 6 filter
Effekt (watt) <1,3 2,5 (genomsnitt) - 4,5 (topp) <14,5 20 (genomsnitt) - <30

Instrumentering ombord på de två nanosatelliterna

Två nanosatelliter av CubeSat -typ, som heter Milani och Juventas, transporteras av Hera och släpps ut före ankomst i asteroidsystemet (65803) Didymos . De ansvarar för att utföra undersökningar som kompletterar undersökningarna på deras fraktfartyg.

Båda CubeSats är byggda kring en liknande plattform. Dessa är 6U-XL CubeSats med en massa (inklusive drivmedel) på cirka 12 kg. De är 3-axliga stabiliserade och har ett kallgasframdrivningssystem. De kommunicerar med moderskeppet i S-band. Dopplereffekten hos det binära systemets gravitationsfält. De har en kamera för synligt ljus och stjärnspårare som används för att bestämma Didymos dynamiska variationer. Slutligen är de två CubeSats utrustade med accelerometrar som kommer att användas för att bestämma egenskaperna hos Dimorphos yta om CubeSats landar på dess yta som planerat i slutet av deras uppdrag. Juventas är utvecklat av GomSpace medan Milani är tillverkat av Tyvak International .

CubeSat Milani

CubeSat Milani syftar till att ta bilder och mäta egenskaperna hos det eventuellt närvarande damm. Den måste kartlägga de två asteroiderna som bildar den binära asteroiden (65803) Didymos, karakterisera deras yta, utvärdera effekterna av DART-nedslaget, bidra till mätningarna av asteroidernas gravitationsfält och bestämma egenskaperna hos de stoftmoln som eventuellt finns runt asteroider.

För att uppfylla dessa mål har den två instrument:

  • ASPECT hyperspektral avbildningsspektrometer är huvudinstrumentet. Den fungerar i synligt och nära infrarött ljus (0,5 till 2,5 mikron). Dess rumsliga upplösning är 2 meter vid 10 kilometer och dess spektralupplösning är mindre än 40 nanometer (20 nanometer i det synliga). Den har totalt 72 kanaler.
  • VISTA termogravimeter är ansvarig för att detektera damm (5 till 10 mikron), flyktiga ämnen (som vatten) och lätta organiska material.

CubeSat Juventas

Juventas strävar efter att bestämma de geofysiska egenskaperna hos Dimorphos. Sonden måste kartlägga sitt gravitationsfält och bestämma dess inre struktur samt egenskaperna hos dess yta.

För att uppfylla dessa mål har den följande instrument:

  • JuRa- radarn arbetar i frekvensen 50–70 MHz med en rumslig upplösning på 10 till 15 meter. Det är det första instrumentet som undersöker de inre lagren av en asteroid. Den använder två dipolantenner med varje gren som mäter 1,5 meter. Varje mätsession kan ta upp till 45 minuter. Den upptar en volym på mindre än 1U och dess massa är mindre än 1300 gram.
  • GRASS gravimetern vars dynamiska område är 5 x 10 −4 och känsligheten är 5 x 10 −7 . Dess massa är mindre än 380 gram.
  • En kamera.
  • Radiolänken med moderskeppet (mätning av Dopplereffekten ) .

Se även

Bibliografi

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hera_(space_mission)&oldid=1140088262 "