NEAR Shoemaker

NEAR Shoemaker
Space Probe Descrição desta imagem, também comentada abaixo Impressão artística da NEAR Shoemaker perto de Eros. Dados gerais
Organização NASA
Construtor Laboratório de Física Aplicada
Campo Estudo do asteróide
Tipo de missão Orbiter
Status Missão completada
Outros nomes Near Earth Asteroid Rendezvous
Lançar 17 de fevereiro de 1996
Lançador Delta II 7925-8
Fim da missão 28 de fevereiro de 2001
Identificador COSPAR 1996-008A
Proteção planetária Categoria II
Local http://near.jhuapl.edu/
Características técnicas
Missa no lançamento 805 kg (seco 486 kg)
Instrumentos de massa 56 kg
Ergols hidrazina e peróxido de nitrogênio
Massa propelente 337 kg
Δv 1.450 m / s
Controle de atitude 3 eixos estabilizados
Fonte de energia Painéis solares
Energia elétrica 1800 watts (1 AU)
Instrumentos principais
XRS-GRS Espectrômetro gama / raio-X
NLR Altímetro laser
NIS Espectrômetro infravermelho próximo
MSI Câmera multi-espectral
MAG Magnetômetro

NEAR ( Near Earth Asteroid Rendezvous ) Shoemaker é uma sonda espacial lançada em17 de fevereiro de 1996pela agência espacial dos EUA , a NASA , a fim de estudar Eros , um dos maiores asteróides próximos à Terra . NEAR Shoemaker é a primeira missão do programa Discovery da NASA , que reúne missões interplanetárias com custos de desenvolvimento e duração limitados. Esta sonda de 800  kg , incluindo 56  kg de instrumentação científica, teve como objetivo determinar as principais características do asteróide incluindo a massa e sua distribuição interna, a composição mineralógica , o campo magnético e a composição do regolito e as interações com o vento solar . A sonda entrou em órbita ao redor de Eros em14 de fevereiro de 2000e realizou uma campanha de estudos de cerca de um ano. Este terminou com o pouso da sonda no solo do asteróide o12 de fevereiro de 2001, para o qual o NEAR Shoemaker não foi projetado. A sonda sobreviveu e foi capaz de transmitir dados científicos até 28 de fevereiro de 2001.

NEAR é a primeira sonda espacial a orbitar um asteróide e pousar em sua superfície. Ela forneceu 160.000 imagens, às vezes muito detalhadas, de Eros e mediu seu tamanho, massa e distribuição, bem como seu campo magnético. Esses dados permitiram esclarecer as relações que existiam entre asteróides, cometas e meteoritos . Eles tornaram possível definir as principais características de um asteróide próximo à Terra. Finalmente, eles aumentaram nossa compreensão de como e sob quais planetas se formaram e evoluíram.

Contexto

Asteróides próximos da Terra

Muitos pequenos corpos - cometas , asteróides e meteoróides - circulam na parte central do sistema solar e, em uma escala geológica, alguns deles colidem ou acabam colidindo com planetas terrestres. Do ponto de vista da exploração do sistema solar, esses últimos objetos apresentam um duplo interesse. Por um lado, alguns deles às vezes são relíquias preservadas da fase inicial de formação do sistema solar, por outro lado, os impactos desses objetos moldaram a superfície de planetas e da lua desprovida de atmosfera como Mercúrio ou a Lua. Ou contribuíram à evolução da atmosfera dos planetas internos, bem como da biosfera . Todos esses corpos são objetos primitivos cuja evolução remonta principalmente às primeiras centenas de milhões de anos do sistema solar. Na época da concepção da missão NEAR Shoemaker, os cientistas não haviam conseguido estabelecer uma classificação por origem dos 7.000 asteróides identificados. Alguns deles podem ser cometas dormentes ou extintos.

A maioria dos asteróides circula entre as órbitas de Marte e Júpiter . Aqueles localizados em uma órbita localizada a menos de 1,3 unidades astronômicas do Sol (400 dos 7000 asteróides identificados) são chamados de asteróides próximos à Terra porque provavelmente atingirão a Terra. As órbitas deste último evoluem de forma relativamente rápida, em escala geológica, como resultado de colisões e interações gravitacionais com os planetas internos. Os asteróides nesta categoria não parecem ter características específicas, mas são uma amostra representativa de asteróides cruzando mais longe do sol. No início da década de 1990, o conhecimento sobre asteróides vinha de três fontes: observações remotas feitas a partir de observatórios localizados na Terra, o sobrevoo de (951) Gaspra e (243) Ida pela sonda espacial Galileo e análises realizadas em laboratório de meteoritos identificados como prováveis ​​de colisões de asteróides.

O asteróide Eros

433 Eros é um asteróide próximo à Terra da subfamília Amor, caracterizado por uma órbita que passa pela órbita da Terra enquanto passa fora dela. Este asteróide do tipo S tem uma forma alongada e suas dimensões são 13 × 13 × 33  km . Ele orbita o Sol com uma periodicidade de cerca de um ano. O asteróide Eros é escolhido como alvo porque é grande e próximo da Terra.

O lançamento do projeto

NEAR Shoemaker é a primeira sonda do programa Discovery que reúne missões interplanetárias de pequena escala com custo inferior a US $ 150 milhões e tempo de desenvolvimento inferior a 3 anos. O Laboratório de Física Aplicada de Johns Hopkins , que tem ampla experiência na construção de espaçonaves, foi contratado para a construção NEAR. A sonda foi nomeada em homenagem a Eugene M. Shoemaker , um especialista em asteróides, que primeiro demonstrou a origem externa das crateras de impacto na Terra e na Lua .

Metas

O principal objetivo do NEAR Shoemaker é determinar as principais características do asteróide, incluindo massa e distribuição interna, composição mineralógica , morfologia e campo magnético . Os objetivos secundários incluem o estudo das propriedades do regolito , as interações com o vento solar , a detecção de pistas que refletem a atividade interna como a emissão de gás ou poeira e as variações na velocidade de rotação do asteróide. A sonda tem como objetivo estudar o asteróide Eros enquanto permanece em órbita a curta distância por um período de um ano.

Características técnicas da sonda espacial

NEAR Shoemaker tem a forma de um prisma octogonal de 1,7 metros de lado. Em sua parte superior estão fixados quatro painéis solares cobertos com células de arsenieto de gálio , bem como uma antena parabólica fixa de grande ganho de 1,5 metros de diâmetro. Um magnetômetro é montado na fonte da antena enquanto um detector de raios-X de origem solar é montado na mesma face. Os outros instrumentos são montados no lado oposto. A maioria dos componentes eletrônicos, bem como o sistema de propulsão, estão localizados dentro do corpo da sonda. NEAR tem uma massa total de 805  kg e uma massa seca sem propelentes de 468  kg .

O apalpador é estabilizado em 3 eixos . Tem uma propulsão principal fornecida por um motor de foguete de propelente líquido de 450 newtons de empuxo , queimando uma mistura de hidrazina e peróxido de nitrogênio . Quatro propulsores 21N e sete propulsores 3,5N, todos queimando apenas hidrazina, são usados ​​para controle de atitude em conjunto com quatro rodas de reação . Todo o sistema de propulsão pode fornecer um delta-V de 1450  m / s . A sonda carrega 209  kg de hidrazina em três tanques e 109  kg de peróxido de nitrogênio em dois tanques.

Os quatro painéis solares de 1,8 x 1,2 metros fornecem 400 watts a 2,2 UA e 1800 watts a 1 UA. A energia é armazenada em um acumulador de níquel-cádmio com capacidade de 9 Ah . A orientação da sonda é determinada graças a 5 sensores solares , uma unidade inercial e um localizador de estrelas . O controle de orientação tem uma precisão de 0,1 ° e os movimentos rotacionais são inferiores a 50 microrradianos por segundo. O computador de bordo é redundante. Ele usa duas memórias de massa para armazenar dados com capacidade de 1,1 e 0,67 gigabits .

Instrumentação científica

A sonda carrega cinco instrumentos científicos que representam uma massa de 56  kg  :

Condução da missão

NEAR Shoemaker lançado em 17 de fevereiro de 1996por um foguete Delta II tipo 7925-8 então entrou em hibernação durante a primeira parte do trânsito em direção ao asteróide Eros. A sonda é reativada quando cruza o27 de junho de 1997 a uma distância de 1.200  km e uma velocidade relativa de 9,93  km / s o asteróide (253) Mathilde com um diâmetro de 61  km, dos quais ela tira mais de 500 fotos cobrindo 60% de sua superfície. O3 de julho de 1997, NEAR faz uma primeira grande correção de sua trajetória usando seu propulsor principal em dois estágios. Sua velocidade é reduzida em 279  m / se seu perigeu é reduzido de 0,99 UA para 0,95 UA. O23 de janeiro de 1998, NEAR realiza uma manobra de assistência gravitacional ao voar sobre a Terra a uma altitude de 540  km  : a inclinação de sua órbita é elevada de 0,5 a 10,2 ° enquanto seu apogeu vai de 2,17 a 1,77 UA, o que coloca a sonda em uma órbita convergente com aquela de Eros. Destino alcançado em10 de janeiro de 1999, NEAR Shoemaker tenta orbitar ao redor do asteróide Eros, mas a manobra falha devido à falha do software responsável pelo controle de atitude e uma perda momentânea de contato com a Terra. Durante esta manobra, grande parte do combustível é consumida. No entanto, sobra o suficiente para uma segunda tentativa, mas a sonda espacial NEAR deve completar uma volta completa ao redor do Sol antes de tentar orbitar Eros. Pouco mais de um ano depois, o14 de fevereiro de 2000, a sonda consegue se posicionar em torno do asteróide a uma altitude inicial de 200  km .

Por cerca de um ano, a sonda realizou uma campanha de observação em órbita, modificando sua altitude: o 30 de abril, a altitude é reduzida para 50  km, então a sonda é colocada em uma órbita circular retrógrada de 35  km em14 de julho de 2000. Entre abril e outubro de 2000 , a sonda realizou um mapeamento completo da superfície de Eros. DentroJunho de 2000, o espectrômetro infravermelho NIS falha enquanto o instrumento varre 70% da superfície.

O 12 de fevereiro de 2001, depois de cumprir seus objetivos e descrever 230 órbitas em torno de Eros, a sonda manobra uma última vez para tentar pousar na superfície do asteróide. Ao disparar seus motores cinco vezes, ele sai de sua órbita e se dirige ao solo do asteróide. Durante os últimos cinco quilômetros de descida, a sonda espacial faz 69 imagens detalhadas da superfície, a última delas a uma altitude de 120 metros. Enquanto sua velocidade residual é de cerca de 7  km / h , NEAR pousa perto do acelerador localizado entre as duas extremidades do asteróide. Após o pouso, a sonda continua enviando dados coletados por seus instrumentos por duas semanas. Sua última transmissão de rádio ocorreu em28 de fevereiro de 2001.

Resultados

NEAR Shoemaker é a primeira sonda a ter coletado dados detalhados sobre um asteróide, a orbitar este tipo de corpo apesar da heterogeneidade do campo gravitacional, e a fazer um pouso bem-sucedido. Em particular, a sonda permitiu estabelecer o primeiro mapa (com uma precisão de 3 metros) da superfície de um asteróide. Em Eros, a matéria se distribui de maneira homogênea, o que não acontece com outros asteróides como Mathilde, que passaram por um processo de diferenciação . A medição do campo gravitacional do asteróide permitiu uma estimativa precisa de sua massa (7x10 15  kg ) e, portanto, de sua densidade: 2,7, um valor bastante próximo ao da crosta terrestre. O número de crateras na superfície estimou a idade do asteróide em cerca de um bilhão de anos. As observações feitas na superfície de Eros também levantaram várias questões científicas: por exemplo, o número de crateras não parece obedecer às mesmas leis que em outros lugares: em geral, quanto mais numerosas são as crateras. Pequeno tamanho, mas em Eros, existem muitas crateras cuja dimensão está compreendida entre 200  m e de 1  km ao , e muito poucos cujo tamanho não seja superior a 20  m . Por fim, a sonda possibilitou, graças a um espectrômetro de raios X , conhecer com precisão a composição da superfície de Eros: consiste principalmente em piroxênio , olivina e silício . Nenhum campo magnético foi detectado. No final da missão, a sonda espacial obteve aproximadamente 160.000 imagens da superfície de Eros, que identificou cerca de 100.000 crateras em sua superfície e quase um milhão de rochas de tamanho maior ou igual ao de uma casa.

O custo total da missão foi de $ 220,5 milhões, incluindo 43,5 milhões para o lançador e 60,8 milhões para operações em vôo.

Galeria

Notas e referências

Notas

Referências

  1. (em) "  NEAR Shoemaker  " , NASA (acessado em 14 de setembro de 2010 )
  2. https://planetaryprotection.arc.nasa.gov/missions
  3. Encontro NEAR Earth Asteroid: visão geral da missão , p.  3
  4. Encontro NEAR Earth Asteroid: visão geral da missão , p.  3-4
  5. (em) "  NEAR - Perguntas frequentes  " (acessado em 14 de setembro de 2010 ) .
  6. Encontro NEAR Earth Asteroid: visão geral da missão , p.  9 a 10
  7. (in) '  NEAR: Magnetometer (MAG)  " no NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 30 de novembro de 2011 )
  8. Investigação do Campo Magnético Próximo, instrumentação, magnetismo de espaçonaves e acesso a dados , p.  255
  9. (in) '  NEAR: espectrômetro de raios-X / raios gama (XRS-GRS)  " no Catálogo mestre NSSDC , NASA (acessado em 30 de novembro de 2011 )
  10. O espectrômetro de raio-X de raios gama na missão de encontro NEAR Earth Ateroid , p.  169
  11. (em) "  NEAR Laser Rangefinder (NLR)  " no NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 30 de novembro de 2011 )
  12. Altímetro a laser de encontro NEAR Earth Ateroid , p.  217
  13. (in) '  NEAR: Near-Infrared Spectrometer (NIS)  " no NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 30 de novembro de 2011 )
  14. Espectrômetro de infravermelho próximo na missão de encontro NEAR Earth Ateroid , p.  101
  15. (in) '  NEAR: Multispectral Imager (MSI)  " no NSSDC Master Catalog , NASA (acessado em 30 de novembro de 2011 )
  16. Gerador de imagens multiespectral na missão de encontro NEAR Earth Ateroid , p.  31
  17. (em) '  NEAR: Perguntas frequentes  " em JPL - NEAR , JPL (acessado em 12 de outubro de 2013 )

Bibliografia

NASAArtigos científicosOutros trabalhos

Veja também

Artigos relacionados

links externos