Hayabusa (sonda espacial)

Hayabusa Descrição desta imagem, também comentada abaixo Impressão artística da sonda Hayabusa prestes a entrar em contato com o solo do asteróide com, à sua esquerda, o mini-robô Minerva. Dados gerais
Organização JAXA
Campo Missão de devolução de amostra de asteróide, tecnologia
Status Missão completada
Lançar 9 de maio de 2003(13:29 JST )
Lançador MV
Fim da missão 13 de junho de 2010
Tempo de vida 7 anos, 1 mês e 4 dias
Identificador COSPAR 2003-019A
Local Site oficial
Características técnicas
Missa no lançamento 510  kg
Instrumentos principais
AMICA Câmera espectrômetro
LIDAR Altímetro
NIRS Espectrômetro para infravermelho
XRS Espectrômetro para raios-x

Hayabusa (は や ぶ さ , "  Falcão peregrino  " em japonês ) , ou MUSES-C para a nave espacial Mu Space Engineering C , é uma sonda espacial da Agência de Exploração Aeroespacial Japonesa (JAXA), cujo objetivo é estudar o pequeno asteróide Itokawa e a validação de várias técnicas inovadoras de exploração robótica. Para sua missão, a sonda, que pesa 510  kg , carrega vários instrumentos científicos, bem como uma pequena sonda de 600 gramas. O objetivo mais ambicioso do projeto é o retorno à Terra de uma amostra de alguns gramas retirada do solo do asteróide .

Lançada em 2003, a sonda chegou a Itokawa em 2005 e estudou suas características usando instrumentos de bordo. Várias tentativas de pouso, duas das quais foram concluídas, não conseguiram colher uma amostra: a manobra, realizada de forma autônoma pela sonda, foi dificultada pela baixíssima gravidade de Itokawa. Um pouco de poeira ainda foi coletada. A sonda retorna à Terra para trazer de volta a cápsula contendo todas as amostras. Vários incidentes operacionais, que afetam em particular a sua propulsão, adiam a data de chegada inicialmente prevista para 2007. A cápsula contendo as amostras destacadas da sonda a curta distância da Terra no13 de junho de 2010antes de fazer uma reentrada atmosférica e pousar em solo australiano conforme planejado.

Depois de as sondas espaciais americanas já o terem experimentado, Hayabusa confirma a capacidade dos motores iónicos para garantir a propulsão principal dos veículos encarregados de missões de exploração do sistema solar . Apesar de seu impulso muito modesto (menos de um grama), esses motores aceleraram a sonda em mais de 3,5  km / s , consumindo 50  kg de combustível. As equipes da agência espacial japonesa demonstraram seu know-how conseguindo trazer para casa uma máquina privada com dois terços de seu sistema de controle de atitude , sua propulsão química e parte de sua propulsão principal. Cerca de 1.500 partículas muito pequenas (<10 micrômetros) coletadas no solo do asteróide estão sendo analisadas. A Hayabusa também ajudou a melhorar significativamente o conhecimento sobre asteróides por meio de medições feitas com seus instrumentos científicos e fotos de alta resolução tiradas no local.

Os objetivos da missão Hayabusa

A sonda espacial Hayabusa persegue objetivos científicos de grande valor e contribui para validar o uso de tecnologias que serão utilizadas em futuras missões de sondas espaciais no sistema solar, em particular no domínio da abordagem de corpos de baixa gravidade.

Objetivos tecnológicos

Hayabusa é oficialmente um demonstrador tecnológico que deve desenvolver técnicas que permitam a exploração de objetos celestes menores por sondas espaciais. Cinco tecnologias principais são implementadas pela Hayabusa:

Objetivos científicos

O componente científico da missão Hayabusa se concentra no estudo do asteróide Itokawa , nomeado em homenagem ao fundador da astronáutica japonesa Hideo Itokawa . Este NEO de pequeno porte (550 × 180 metros), descoberto em 1998 como parte do projeto LINEAR , descreve uma trajetória que em seu pico está localizada ligeiramente fora da órbita marciana (1.695 unidades astronômicas ) e em seu perigeu ligeiramente dentro da órbita da Terra ( 0,953 AU). A missão da sonda é obter informações sobre esse tipo de asteróide do tipo S menor que um quilômetro de tamanho. A sonda deve realizar um estudo geológico e geomorfológico  : análise da forma do asteróide, seu eixo de rotação, levantamento topográfico, medição de sua densidade. Finalmente, sua composição será determinada em particular usando um espectrômetro operando no infravermelho próximo e um espectrômetro de fluorescência X, bem como medindo a intensidade da luz e a polarização da luz refletida pela superfície. Mas o objetivo mais ambicioso desta missão é trazer de volta uma amostra do solo do asteróide.

Os meteoritos , que muitas vezes são fragmentos de asteróides, caíram na Terra, proporcionando resultados difíceis de interpretar a composição desses pequenos corpos; diferenças significativas aparecem em comparação com as observações de asteróides feitas com telescópios localizados na Terra. Sondas espaciais como Galileo e NEAR Shoemaker , esta última tendo pousado no asteróide (433) Eros em 2001, ajudaram a explicar algumas dessas diferenças. Mas uma amostra colhida no local confirmaria as teorias desenvolvidas. Um retorno de amostra fornece muito mais informações do que uma análise feita no local por uma sonda, porque o equipamento disponível na Terra é muito mais poderoso do que o laboratório móvel que uma espaçonave é capaz de transportar. O conhecimento da composição dos asteróides e de como eles são formados deve ajudar a entender como o sistema solar é formado . A Hayabusa, devido ao seu pequeno tamanho e ao baixo orçamento da missão, transporta uma instrumentação científica reduzida (4 instrumentos) se a compararmos com a sonda europeia Rosetta cujos 21 instrumentos só representam uma massa de 180  kg . A investigação japonesa, no entanto, tem capacidade para realizar investigações aprofundadas.

As características técnicas da Hayabusa

A sonda Hayabusa tem a forma de um paralelepípedo retangular de 1,5 metros de comprimento e largura e 1,05 metros de altura. A sonda japonesa, que pesa 510 kg no lançamento  , carrega 50  kg de combustível usado por motores químicos e 65  kg de xenônio usado por motores iônicos . O apalpador é estabilizado em 3 eixos . Dois painéis solares (SCP), consistindo de células solares em arseneto de gálio e uma área total de 12  m 2 , estendem-se de cada lado da sonda e fornecem 2,6  kW quando a sonda está em uma unidade astronômica do Sol  ; A eletricidade produzida, essencial para a propulsão iônica, é armazenada em baterias recarregáveis de íon-lítio (Li-ion) com capacidade de 15 amperes-hora . Uma antena parabólica de alto ganho (HGA) de 1,5 metro de diâmetro ocupa um lado do satélite. Fornece comunicações de banda X com a Terra: a potência chega a 20  W e a velocidade a 8  kb / s  ; ele é assistido por duas outras antenas de baixo ganho fixadas em outras faces da máquina e operando na banda X. Os painéis solares, assim como as antenas, são fixos. Na face oposta à antena principal, um chifre de um metro de comprimento e tendo em sua parte inferior uma abertura de 40 centímetros de diâmetro deve permitir a recuperação de amostras de solo do asteróide.

Propulsão

A Hayabusa tem dois sistemas de propulsão:

Instrumentos científicos

Além do sistema de coleta de amostras, vários instrumentos científicos são instalados na sonda, alguns dos quais são usados ​​para navegação.

Equipamento Descrição e objetivos
Asteroid Multiband Imaging CAmera (AMICA) Esta câmera equipada com uma lente telescópica com um ângulo de visão de 5,7 ° tem um uso misto (chamado ONC-T para navegação): cientificamente é usada para imagens, bem como medições de polarimetria (4 polarizadores ) e espectroscopia (7 filtros passa-banda ) .
  • mapear a morfologia da superfície com uma precisão de aproximadamente 1  m .
  • determinar as características de rotação, tamanho, forma, volume, rotação e cores do asteróide.
  • procure asteróides de satélite hipotéticos ou anéis de poeira.
  • desenhe um mapa global da superfície.
  • revelar a história dos impactos de outros asteróides e fragmentos de cometas.
  • determinar os parâmetros ópticos das partículas de regolito .
  • desenhe um mapa mineralógico da composição do asteróide e identifique os tipos de rochas presentes.
  • determinar a semelhança com meteoritos semelhantes à composição do asteróide.
Espectrômetro de fluorescência de raios-X (XRS) Este espectrômetro foi projetado para estudar os raios-X emitidos pelo asteróide. Ele identificará os principais constituintes químicos. Com seu ângulo de visão de 3,5 °, sua resolução varia de 160  eV a 5,9  keV .
  • mapear a composição elementar da superfície conforme o asteróide gira sob a sonda.
  • determinar a composição elementar em áreas localizadas durante a fase de abordagem do asteróide.
  • medir a composição da superfície com precisão suficiente para identificar o tipo de meteorito ao qual o asteróide está vinculado.
  • fornecer mapas básicos de abundância para investigar a não homogeneidade do regolito.
Espectrômetro de infravermelho próximo (NIRS) Este dispositivo opera no infravermelho próximo (comprimentos de onda de 800 a 2500 nm). Ele pode detectar os diferentes materiais que constituem a superfície do asteróide. Com seu ângulo de visão de 0,1 ° a resolução obtida fica entre 6 e 90  metros por pixel.
  • mapear a composição mineralógica do asteróide e fornecer evidências dos tipos de rocha presentes na superfície em uma escala de 20  m .
  • caracterizar a heterogeneidade da superfície.
  • fornecer uma ligação entre este asteróide e um tipo de meteorito com as medições de composição elementar fornecidas pelo XRS.

Equipamento utilizado para navegação

As manobras próximas ao asteróide requerem o uso de vários instrumentos combinando ótica e ondas de rádio.

Equipamento Descrição
Câmera de navegação óptica (ONC) e detecção e alcance de luz ( LIDAR ) Este equipamento tem um uso misto: para navegação, durante o processo de aproximação do asteróide, permite calcular uma posição em relação a um asteróide (ou a um corpo celeste em geral) através da detecção e telemetria pela luz com o laser LIDAR altímetro que permite uma precisão de um metro a uma distância de 50 metros.
  • fornecer a forma exata e as determinações de massa do asteróide.
  • mapear a superfície com uma precisão máxima de cerca de 1  m .
Sensor de feixe de ventoinha (FBS) Este sensor de feixe eletromagnético permite detectar a presença de obstáculos no local de pouso da sonda.
Localizador de alcance a laser (LRF) Durante a descida em direção ao asteróide, quatro feixes de laser são emitidos de forma ligeiramente oblíqua da face voltada para o solo. Permitem à sonda verificar se a sua orientação está correta e se a buzina utilizada para a coleta está corretamente orientada, ou seja, perpendicular ao solo.
Star Tracker (STT) Este instrumento permite determinar com precisão a orientação da sonda no espaço, observando e identificando a posição das estrelas . Torna possível, em particular, manter a orientação da antena de telecomunicações para a Terra. É composto por duas partes: uma parte óptica localizada na parte superior da antena parabólica e um computador .

O procedimento de pouso e recuperação de amostra

Para pousar no asteróide, a sonda deve enfrentar muitas restrições:

O processo de pouso é controlado por um complexo software de orientação e navegação e vários instrumentos fornecem indicações sobre a posição da sonda em relação ao solo. A descida ocorre em três etapas:

O minerva minerva

Foi inicialmente planejado que a NASA forneceria um pequeno rover , que seria lançado no asteróide para estudar sua superfície. No entanto, este projeto foi cancelado devido a restrições no orçamento espacial dos EUA. Outro micro-robô chamado Minerva ( acrônimo para MICRO / Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid ) foi desenvolvido pela JAXA, para ser lançado no asteróide para estudar sua superfície.

Ele assumiu a forma de um hexadecágono (um polígono de 16 lados) com 120 milímetros de diâmetro e 100  mm de altura para uma massa de apenas 591 gramas . Sua fonte de alimentação era fornecida por vários pequenos painéis solares que cobriam sua superfície. Todas as operações em Itokawa tiveram que levar em conta a gravidade extremamente baixa ao seu redor. Já que mover-se sobre rodas na superfície de um corpo requer um mínimo de gravidade, outro modo de movimento teve que ser desenvolvido: o robô foi projetado para se mover saltando, com uma velocidade máxima de 9  cm / s . Minerva teve que calcular cada salto com precisão para evitar "flutuar" acima de Itokawa ou orbitar Itokawa.

O mini-robô Minerva foi equipado com três câmeras CCD , duas das quais foram usadas juntas para gerar uma representação tridimensional da superfície de Itokawa. A focagem foi feita a uma distância entre 10 e 50  cm . A terceira câmera possibilitou a obtenção de imagens de alvos mais distantes. O Minerva também carregava seis sensores térmicos. A sonda Hayabusa serviu de retransmissor para a Terra para a transmissão dos dados coletados pelo Minerva.

Desenvolvimento e lançamento (1995-2003)

Entre 1987 e 1994, grupos de trabalho reunindo especialistas da ISAS (uma ex-agência espacial japonesa com vocação científica posteriormente absorvida pela JAXA) e da NASA estudaram várias missões, incluindo um projeto para encontrar um asteróide que se tornará a missão NEAR Shoemaker , e um projeto de devolução de amostra do cometa que se tornará a missão Stardust . Em 1995, o ISAS optou por financiar uma missão de retorno de amostra de asteróide. A NASA, que originalmente deveria participar do projeto, acabou desistindo por razões financeiras. A sonda espacial japonesa foi inicialmente lançada em julho de 2002 em direção ao asteróide (4660) Nereus , mas o lançador M-V falhou durante um lançamento emjulho de 2000causou o adiamento do disparo. O objetivo inicial agora fora de alcance, foi substituído pelo asteroide 1998 SF36 , que foi renomeado nesta ocasião em homenagem a um pioneiro da astronáutica japonesa, Hideo Itokawa . Após um adiamento final de alguns meses por motivos técnicos, o lançamento foi finalmente planejado paraMaio de 2003. O custo da sonda Hayabusa é estimado em 12 bilhões de ienes (cerca de 120 milhões de euros). Hayabusa é a terceira máquina nas MUSES (Mu espaço Engenharia satélites) programa espaço destina-se a testar novas técnicas de espaço, o que também inclui o Hiten sonda lunar (MUSES-A), lançada em 1990, e o HALCA espaço rádio telescópio (MUSES-B ), lançado em 1997.

Condução da missão

A sonda Hayabusa é lançada em 9 de maio de 2003por um foguete M-V em propelentes sólidos derivados do Centro Espacial de Uchinoura no Japão. Como é tradição na astronáutica japonesa, a sonda, que até então tinha o nome de MUSES-C, é, após seu lançamento bem-sucedido, rebatizada de Hayabusa , ou seja, falcão peregrino .

A caminho do asteróide Itokawa (2003-2005)

O novo alvo escolhido após o lançamento adiado requer mais potência para ser alcançado. Com o lançador MV sem margem de potência, a equipe JAXA opta por fazer a sonda viajar em uma órbita ao redor do Sol durante a qual Hayabusa adquire velocidade graças aos seus motores iônicos e, em seguida, usa a Terra como um "trampolim" para chegar ao encontro com o asteróide .

Um primeiro teste dos motores iônicos é realizado: eles são usados ​​sem interrupção entre os 27 de maio e meioJunho de 2003. No final de 2003, uma tempestade solar danificou os painéis solares. A perda de energia elétrica disponível reduz o empuxo máximo dos motores iônicos, resultando no adiamento do encontro com o asteróide por vários meses. A chegada deve ocorrer agora em setembro de 2005 enquanto o retorno à Terra está previsto, por razões de mecânica espacial , emnovembro de 2005.

Como a sonda está prestes a completar sua primeira órbita ao redor do Sol, seus motores iônicos permitiram que ela ganhasse 700  m / s consumindo 10  kg de xenônio. O19 de maio de 2004, a sonda voa sobre a Terra a uma altitude de 3.725  km para uma manobra de assistência gravitacional que a coloca em uma nova órbita elíptica levando-a ao seu ponto de encontro com Itokawa enquanto lhe dá um ganho de velocidade de 4  km / s no quadro heliocêntrico de referência. Durante a sua passagem junto à Terra, a Hayabusa testa o seu sistema de navegação óptica (ONC e LIDAR ), que deverá permitir calcular a sua posição relativa em relação a um corpo celeste.

Até sua chegada próximo ao asteróide, os motores iônicos são usados ​​continuamente com interrupções de 3 dias por mês com o objetivo de recalcular sua posição. Os motores químicos são acionados quando é necessário fazer correções rápidas, ou seja, ao voar sobre a Terra e ao se aproximar do asteróide. O número de motores iônicos usados ​​é adaptado à distância do Sol que define a energia elétrica disponível. Dentrodezembro de 2004, enquanto a sonda Hayabusa atinge o ponto de sua órbita mais distante do Sol (1,7 UA), apenas um motor está funcionando. O31 de julho de 2004, uma das três rodas de reação que mantém a orientação da sonda falha.

Abordagem e estudo remotos (setembro de 2005 - outubro de 2005)

A sonda atinge seu objetivo em 12 de setembro de 2005, tendo consumido um total de 22  kg de xenônio, o que lhe permitiu ganhar 1.400  m / s desde sua partida. O tempo de operação cumulativo dos quatro motores iônicos é então de 25.800 horas. Uma vez lá, Hayabusa entra em uma órbita heliocêntrica , ficando perto do asteróide. Hayabusa inicialmente se mantém a 20  km do asteróide ( posição do portão ), o que lhe permite realizar inúmeras observações científicas, incluindo medições do campo gravitacional e levantamentos topográficos . Essas informações, que atendem a objetivos científicos, também serão utilizadas para identificar os locais onde as amostras podem ser coletadas. O15 de setembro, JAXA publica uma primeira foto colorida do asteróide.

No início de outubro, a sonda é colocada a uma distância de 7  km ( posição inicial ) para realizar observações de perto, em particular a seleção de locais de pouso. O2 de outubro, a sonda perde uma segunda roda de reação, forçando-a a usar seus propulsores químicos para controlar sua orientação . Essa falha leva a uma redução no número de tentativas de coleta de amostras de 3 para 2, a fim de limitar o consumo de combustíveis químicos propelentes. No entanto, de acordo com a JAXA, a fase de mapeamento não é afetada por essa falha, pois está praticamente concluída no momento da falha.

O 3 de novembro, a sonda se aproxima de 3  km para fazer suas tentativas de descida no solo de Itokawa. Devido à distância entre o asteróide e a Terra, é impossível para os controladores da missão pilotarem a sonda em tempo real. Eles podem, entretanto, ordenar que a descida seja suspensa se uma anomalia for detectada. Isso é o que acontece durante a tentativa de4 de novembro, na sequência da detecção de um erro no sistema de navegação óptica da sonda, enquanto a Hayabusa se encontra a cerca de 1  km da superfície. JAXA prefere cancelar a descida para evitar colocar a sonda em perigo. A equipa responsável pela missão Hayabusa colocou em perspectiva a gravidade da falha, que acredita se dever à complexidade da superfície Itokawa.

Falha ao enviar Minerva (novembro de 2005)

O 9 de novembro, a sonda desce até 70  m da superfície para testar o altímetro a laser e o sistema de navegação próximo à superfície. Depois de recuperar a altitude e descer a uma altitude de 500  m , a Hayabusa lança no espaço um refletor usado para pouso. As operações de localização de destino realizadas permitem verificar a capacidade da sonda em detectá-lo. A partir das imagens obtidas a uma curta distância da superfície, um dos dois locais pré-selecionados é eliminado: a sonda está programada para pousar no local denominado Mer Muses .

O 12 de novembro, Hayabusa realiza mais um ensaio geral para sua descida. A sonda deve descer de uma altitude de 1,3  km a 55  m acima do solo, a uma velocidade de 3  cm / s antes de subir. O módulo de pouso Minerva deve ser liberado no final da fase de descida para continuar a descida com balanço até o solo. Desta vez, todos os parâmetros estão corretos, mas a liberação do micro-robô Minerva ocorre quando o probe já iniciou seu caminho de subida. Este último provavelmente ficou à deriva no espaço. Apesar dessa perda, a repetição da descida foi realizada de maneira correta e estão previstas tentativas de coleta de amostras para os 19 e25 de novembro.

Pouso descontrolado Hayabusa

O 19 de novembro, ocorre a primeira tentativa de coleta de amostra. A cerca de 40  m acima do asteróide, um refletor de 10  cm de diâmetro é enviado ao solo de Itokawa, então a velocidade da sonda é reduzida de 12  cm / s para 3  cm / s para permitir o refletor, que será usado para estimar a velocidade da sonda em relação ao solo, para pousar antes da sonda. A cerca de 17  m de altitude, enquanto a sonda cancelou sua velocidade e é impulsionada apenas pela gravidade do asteróide, as comunicações são interrompidas porque a antena de alto ganho não está mais alinhada com a Terra devido a 'uma mudança na orientação de Hayabusa que queria evitar um obstáculo detectado por um sensor. Ao mesmo tempo, a estação receptora na Terra é alterada de Goldstone (na Califórnia ) para Usuda no Japão , resultando na perda de dados transmitidos pela sonda. A sonda, no entanto, continuou a descer lentamente, para finalmente tocar o solo de Itokawa às 20h40 UT, a uma velocidade de 10  cm / s antes de saltar pela primeira vez e retomar o contato com o solo às 21h10 e depois às 21h : 30 pm UT, onde se estabiliza a 30  m do refletor.

A sonda não pôde coletar sua amostra, parece que pousou torta na borda dos painéis solares. Após uma permanência de cerca de 30 minutos em solo Itokawa, ela recebeu um sinal comandando a interrupção da missão que havia sido transmitido pela central de controle da JAXA durante a perda de comunicação. A sonda então se afastou do asteróide e estacionou a cerca de 100  km de Itokawa.

Segunda tentativa de amostragem

Com o marcador no lugar, uma nova tentativa de amostra é feita conforme planejado 25 de novembro. Às 20h10 UT , a sonda interrompe suas comunicações para modificar sua orientação para se preparar para seu contato com o solo. Às 20h16 UT, a comunicação foi retomada e, às 20h20 UT, a sonda indicou que estava aumentando. A análise de telemetria parece indicar que ela pegou uma amostra e que dois projéteis foram disparados. A sonda parece estar em bom estado, exceto alguns de seus propulsores, que não parecem estar funcionando corretamente. A equipe da Hayabusa está realizando testes para identificar o problema, que pode ser causado por um choque durante a aterrissagem descontrolada do19 de novembro. No início de dezembro, a JAXA modificou sua análise do processo de pouso: parece que nenhum projétil foi disparado contra o asteróide. Portanto, é provável que o chifre de amostragem não tenha coletado nada.

Retorno à Terra (2007-2010)

Depois de passar vários meses estudando Itokawa, esperava-se que a sonda se afastasse do asteróide na primeira metade do mês de dezembro de 2005, para regressar à Terra, onde assim teria alcançado durante o verão de 2007. Mas esta janela de partida não pode ser respeitada: ocorreu uma fuga de combustível em 26 de novembromodifica a orientação da sonda que desalinha a antena normalmente voltada para a Terra e causa a interrupção das comunicações com os controladores da missão. No início de 2006, La Jaxa conseguiu restaurar as comunicações e estabilizar a sonda. Os propelentes químicos perderam todo o seu combustível e 4 das 11 células de íon-lítio estão inoperantes. No entanto, ainda há xenônio suficiente para fornecer os 2,2  km / s necessários para retornar à Terra. O plano da missão é modificado para permitir que a sonda retorne à Terra no verão de 2010. De acordo com este novo plano de vôo, a sonda inicia sua viagem de retorno emabril de 2007. A propulsão iônica opera continuamente atéoutubro de 2007, gerando um ganho de velocidade de 1.700  m / s . Nesta data, os motores iônicos foram desligados e a sonda foi colocada em hibernação: agora continuava sua trajetória em vôo balístico. Durante a fase de propulsão foi estabilizado em 3 eixos, mas nesta nova fase é girado de forma a ter seus painéis solares constantemente voltados para o sol.

O 4 de fevereiro de 2009, a sonda é despertada. A equipe da missão desenvolveu uma técnica para controlar a orientação da Hayabusa na ausência de duas das rodas de reação. A solução usa a capacidade dos motores iônicos de direcionar seu impulso em alguns graus e a pressão de radiação exercida pelos fótons nos painéis solares. A Hayabusa pode ser reorientada e, em seguida, os motores de íons são reiniciados.

Um terceiro motor iônico quebra em novembro de 2009. A Hayabusa já viu sua velocidade aumentar em 2  km / s desde seu encontro com o asteróide. Com o último propulsor em funcionamento incapaz de trazer a sonda de volta por conta própria, os engenheiros da JAXA conseguiram combinar os componentes de dois propulsores com defeito para formar um novo em funcionamento para fornecer os 200  m / s restantes.

Reentrada atmosférica (13 de junho de 2010)

O 13 de junho de 2010, por volta das 14h UT , a cápsula, que está presa à sonda próxima ao chifre usado para a amostra, retorna à Terra. Ele se separa do corpo principal da sonda, enquanto esta ainda está a mais de 200.000 quilômetros da Terra.

A cápsula, que tem o formato de um pires, mede 40  cm de diâmetro e 25  cm de altura para uma massa de cerca de 17  kg . A extremidade frontal durante a reentrada atmosférica é coberta por um escudo térmico ablativo de 3 centímetros de espessura, para proteger seu conteúdo do calor (cerca de 3000  ° C ) gerado por sua velocidade de reentrada de 12  km / s na atmosfera terrestre. Chegando a uma altitude de cerca de 10  km , a cápsula, que passou abaixo da velocidade do som, libera o escudo e o casco traseiro então lança um pára - quedas para permitir um pouso suave. A antena beacon, que deve facilitar a localização das equipes de solo, é implantada.

A trajetória da sonda foi calculada para que a cápsula pousasse no campo de testes militares Woomera, na Austrália . O resto da sonda também entra novamente na atmosfera, mas, na ausência de proteção térmica, é destruída.

A reentrada atmosférica ocorreu conforme planejado, e a cápsula foi avistada pelas equipes JAXA logo após o pouso. É repatriado para os laboratórios da agência espacial do Japão, onde seu possível conteúdo é analisado.

O 5 de julho de 2010, Jaxa anuncia que "pequenas partículas" foram detectadas no recipiente da cápsula. No entanto, resta determinar se o material coletado é de origem terrestre ou extraterrestre. O16 de novembro de 2010, a agência japonesa confirma a origem extraterrestre das partículas coletadas pela Hayabusa. Sua análise química exclui a contaminação terrestre. A coleta de amostras de Itokawa foi, portanto, bem-sucedida. Assim, o Japão se torna o primeiro país a pousar em um asteróide e trazer amostras dele de volta para a Terra.

Resultados da missão

Resultados científicos

As medições tiradas do solo permitiram conhecer com precisão algumas das características de Itokawa. Os dados transmitidos pela sonda permitiram especificar as suas dimensões (535x294x209 metros), o seu período de rotação com uma casa decimal adicional (13,1324 horas) e a orientação do seu eixo de rotação praticamente perpendicular à eclíptica . As medições levadas a cabo com os espectrómetros têm demonstrado que os materiais de superfície têm uma composição idêntica às de um condrito , a densidade do qual é normalmente de cerca de 3,2 gramas / cm 3 . A densidade medida pela sonda espacial é de 1,9 g / cm 3 , o que indica uma porosidade de 40%: o asteróide, portanto, tem grandes lacunas. A explicação proposta pelos cientistas japoneses é que Itokawa é uma pilha de corpos menores, resultante, por exemplo, do estouro de um grande asteróide após uma colisão.

As fotos tiradas pela sonda em Setembro de 2005com resolução inferior a 1 metro mostram um objeto em forma de batata, que sem dúvida resulta da reaproximação entre dois asteróides de menor tamanho aos quais os cientistas japoneses deram o nome de "cabeça" e "corpo". A superfície do asteróide inclui dois tipos de terreno. Áreas com topografia atormentada, pela presença de inúmeros detritos rochosos que atingem um tamanho máximo de 50 metros, e regiões com relevo amolecido, constituídas principalmente por planícies regolíticas . O modelo tridimensional do asteróide desenvolvido a partir das medições feitas mostra que o potencial da gravidade está em seu máximo nas extremidades do asteróide e em seu mínimo na junção entre a cabeça e o corpo. No entanto, as regiões de potencial mínimo estão fortemente correlacionadas com a presença de regolito, o que sugere que ele se acumulou nesses locais como parte dos movimentos sísmicos causados ​​pelos impactos no asteróide.

Ao contrário dos asteróides observados por outras sondas espaciais, como (433) Eros e (243) Ida , a superfície é virtualmente desprovida de crateras. Esta é, sem dúvida, uma característica relacionada ao tamanho muito pequeno do asteróide, mas os mecanismos físicos envolvidos não são identificados.

Análise de amostras de solo

Pela primeira vez, laboratórios na Terra obtiveram amostras de solo de um asteróide. 1.500 grãos tipicamente menores que 10 mícrons de tamanho foram encontrados em um dos dois compartimentos da cápsula usada para trazer a amostra de solo do cometa de volta à Terra. Dentrosetembro de 2011, são publicados seis artigos científicos sobre os resultados das análises das amostras. A análise nas amostras do microscópio eletrônico confirmou que os meteoritos mais comuns na Terra, condritos comuns, vêm de asteróides do tipo S, tais qu'Itokawa. O receptáculo continha 1543 partículas, variando em tamanho de 3 a 40 micrômetros, dois terços das quais eram compostos de olivina , piroxênios ou feldspatos , enquanto o terço restante era formado por silicatos ou montagens de metal. A espectroscopia com raios X confirmou que a composição química das partículas e sua estrutura eram semelhantes às dos condritos. As diferenças existem, mas são atribuíveis à erosão espacial sofrida pelas partículas. Os cristais de superfície da maioria das partículas sofreram choques significativos, o que permite sugerir que Itokawa é o resultado da fragmentação de um asteróide de maior tamanho, na sequência de choques múltiplos, depois d 'uma remontagem de algumas das suas peças.

Resultados técnicos

No geral, os sistemas testados pelo probe se comportaram conforme o esperado. No entanto, alguns componentes dos motores iônicos tiveram falhas e modificações estão planejadas para as próximas missões. Para compensar a falha das rodas de reação, cuja origem é desconhecida, uma roda sobressalente será fornecida em futuras sondas espaciais. Por fim, o sistema de orientação e navegação próximo ao asteróide é objeto de investigações que não foram concluídas no início de 2010.

Notas e referências

Notas

  1. A sonda Rosetta , que também deve colher uma amostra de um objeto de baixa gravidade, utiliza simultaneamente vários dispositivos destinados a fixá-la ao solo (âncora, motores, etc.).
  2. MUSES-C significa “  Mu Space Engineering Spacecraft  ”, que significa “demonstrador de tecnologia lançado por um foguete M”. A letra C indica que é a terceira nave espacial deste tipo: A designou a primeira sonda lunar japonesa Hiten e B o telescópio espacial HALCA .

Referências

  1. (en) M. Yoshikawa1, J. Kawaguchi1 e H. Yano (JAXA), “  ASTEROID SAMPLE RETURN MISSION HAYABUSA, ITS ENGINEERING CHALLENGES AND SCIENTIFIC RESULTS.  " [PDF] , 41ª Conferência de Ciência Lunar e Planetária,2010
  2. (en) "  Kit de imprensa Hayabusa  " , JAXA,2010
  3. (en) Hitoshi Kuninaka *, Kazutaka Nishiyama †, Ikko Funakai ‡, Tetsuya§, Yukio Shimizu e Jun'ichiro Kawaguchi, “  Hayabusa  ” ,31 de outubro de 2005
  4. (en) M. Yoshikawa, A. Fujiwara, J. Kawaguchi (JAXA), "  Hayabusa's Adventure around a Tiny Asteroid Itokawa  " ,23 de julho de 2007
  5. (en) Charles Q. Choi, "  O que nós não saber sobre Asteroids  " , space.com,11 de junho de 2010
  6. (en) "  Asteroid Rendezvous of HAYABUSA ExplorerUsing Microwave Discharge Ion Engines  " , NASA National Space Science Center,23 de novembro de 2009
  7. (em) Hitoshi Kuninaka (ISAS), "  Grandes esperanças para a Era Épica das Viagens Espaciais  " , JAXA,2004
  8. (en) Emily Lakdawalla, "  Seis dias restantes para Hayabusa: Uma recapitulação da missão  " , A sociedade planetária,7 de junho de 2010
  9. (em) "  Hayabusa Science Objectives  " em http://neo.jpl.nasa.gov ,2005(acessado em 29 de junho de 2012 )
  10. (in) "  Imagens da Hayabusa AMICA para todas as fases da tarefa.  » , Em http://starbrite.jpl.nasa.gov
  11. (em) "  XRS (Espectrômetro de Fluorescência de Raios X  " em http://darts.isas.jaxa.jp
  12. (em) "  Espectros NIR brutos da Hayabusa cobrindo toda a missão de novembro de 2003 a novembro de 2005  " em http://starbrite.jpl.nasa.gov
  13. (in) "  Dados Hayabusa LIDAR para todas as fases de trabalho.  » , Em http://starbrite.jpl.nasa.gov
  14. (en) Takashi Kubota (JSPEC / JAXA), Tatsuaki Hashimoto, Jun'ichiro Kawaguchi, Hajime Yano, Fuyuto Terui, Makoto Yoshikawa, Masashi Uo, Ken'ichi Shirakawa, “  Esquema de orientação e navegação para Hayabusa Asteroid Exploration and Sample Return Mission  ” , The planetary society (acessado em 14 de junho de 2010 )
  15. (en) AJS Rayl, "  Japan's Hayabusa [MUSES-C] Swings By Earth on Way to Asteroid Itokawa  " , The planetary society,20 de maio de 2004
  16. (em) Junichiro Kawaguchi (ISAS), "  Plano de Pesquisa do Explorador de Asteróides Hayabusa  " , JAXA,2003
  17. (em) "  Status da Hayabusa  " , JAXA,14 de dezembro de 2005
  18. (in) "  Current Status of Hayabusa Spacecraft - Communications and Operation Resumption  " , JAXA,8 de março de 2006
  19. (em) Hitoshi Kuninaka, "  Hayabusa Finished First Leg of Orbit Maneuver Toward Earth  " , JAXA,29 de outubro de 2007
  20. (em) Hayabusa tropeça no caminho de volta à Terra
  21. (em) Hayabusa ainda está voltando para casa: os engenheiros da JAXA apresentam ainda Comentários outra solução criativa
  22. (em) espaçonave japonesa para pousar na Austrália , publicado21 de abril de 2010
  23. (em) Hitoshi Kuninaka, "  Bem-vindo de volta à Terra depois de HAYABUSA várias Superando Dificuldades!  " , JAXA,14 de junho de 2010
  24. http://www.google.com/hostednews/afp/article/ALeqM5gDN2g3_6nFNVNrkS8gvokuyTyGig
  25. "  Hayabusa relatou pedaços de asteróide  " , em cieletespace.fr ,2010(acessado em 17 de novembro de 2010 ) .
  26. (em) "  Identificação da origem das partículas trazidas de volta por Hayabusa  " , JAXA,16 de novembro de 2010
  27. (em) "  The" Science "edição especial sobre" HAYABUSA "Foi publicado relatórios de pesquisa  " , JAXA,26 de agosto de 2011
  28. Cécile Fourrage, "  A origem dos condritos  " , Para a ciência,2 de setembro de 2011

Bibliografia

Descrição da missão
  • (pt) Paolo Ulivi e David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 3 Wows and Woes 1997-2003 , Springer Praxis,2012, 529  p. ( ISBN  978-0-387-09627-8 , leia online )Descrição detalhada das missões (contexto, objetivos, descrição técnica, progresso, resultados) das sondas espaciais lançadas entre 1997 e 2003.
Livros sobre asteróides
  • (pt) Michael K. Shepard , Asteroids: Relics of Ancient Time , Cambridge, Cambridge University Press,2015, 350  p. ( ISBN  978-1-107-06144-6 , leia online )
  • (pt) Michael Moltenbrey , Dawn of Small Worlds: Dwarf Planets, Asteroids, Comets , Springer,2016, 275  p. ( ISBN  978-3-319-23003-0 , leia online )

Veja também

Artigos relacionados

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