Хаябуса Мк2

Хаябуса Mk2 ( Hayabusa Mark2, はやぶさ Mk2 , « Сапсан Марк Два») — предложенная космическая миссия Японского агентства аэрокосмических исследований ( JAXA ), целью которой было посещение небольшого примитивного астероида и возвращение образца на Землю для лабораторного анализа. Он должен был стать продолжением миссии JAXA «Хаябуса» , а также миссии «Хаябуса-2» . В последнем предложении по Hayabusa Mk2 его целью была спящая комета 4015 Уилсона-Харрингтона (1979 г., штат Вирджиния) с запуском зонда в 2018 г. С 2007 по 2010 г. он также рассматривался как совместный объект JAXA- ESA (Европейское космическое агентство) . Агентство) миссии под именем Марко Поло . Исследование на месте и анализ образцов позволят ученым улучшить наши знания о физических и химических свойствах небольшого околоземного объекта (NEO), который, как полагают, сохранил первоначальный состав солнечной туманности , в которой сформировалась планета. Таким образом, это предоставит некоторые ограничения для моделей формирования планет и некоторую информацию о том, как жизнь могла появиться на Земле. Информация о физической структуре поможет определить эффективные стратегии смягчения последствий потенциально угрожающего объекта.

Научные цели

Маленькие тела, являющиеся примитивными строительными блоками, оставшимися от процесса формирования Солнечной системы , дают ключ к пониманию химической смеси, из которой образовались планеты около 4,6 миллиардов лет назад. Современные экзобиологические сценарии возникновения жизни предполагают экзогенную доставку органического вещества на раннюю Землю: было высказано предположение, что углеродистое хондритовое вещество (в форме планетезималей или пыли) могло принести эти сложные органические молекулы, способные вызвать до- биотический синтез биохимических соединений на ранней Земле. Более того, столкновения ОСЗ с Землей представляют определенную опасность для жизни. По всем этим причинам исследование подобных объектов особенно интересно и актуально.

Основная научная цель миссии Hayabusa Mk2 — вернуть неизмененные материалы с ОСЗ. Hayabusa Mk2 позволит нам анализировать образцы в наземной лаборатории и получать измерения, которые пока невозможно выполнить с помощью роботизированного космического корабля (например, датирование основных событий в истории образца: лабораторные методы могут определить временной интервал между окончанием нуклеосинтез и агломерация, продолжительность агломерации, время накопления, возраст кристаллизации, возраст основных событий нагрева и дегазации, время метаморфизма, время водного изменения и продолжительность воздействия космического излучения).

Кроме того, миссия позволит ученым:

Определите физические и химические свойства целевого тела, которые являются типичными для строительных блоков планет земной группы.
Определите основные события (например, агломерацию, нагрев, изменение водной среды, взаимодействие солнечного ветра...), которые повлияли на историю объекта.
Определите элементные и минералогические свойства целевого тела и их изменения в зависимости от геологического контекста на поверхности.
Поиск досолнечного материала, пока неизвестного, в метеоритных образцах.
Исследовать природу и происхождение органических соединений в организме-мишени.
Поиск органических соединений, которые могут пролить свет на происхождение пребиотических молекул.
Понять роль незначительных воздействий тел в зарождении и эволюции жизни на Земле.

ОСЗ являются одними из наиболее доступных тел Солнечной системы.

Мы

Hayabusa Mk2 фактически был предложен до Hayabusa2 . В отличие от Hayabusa2 , который повторно использовал большую часть конструкции Hayabusa, для Hayabusa Mk2 JAXA намеревалась полностью пересмотреть конструкции и сделать более крупный космический корабль. Именно по этим причинам этот проект называется «Хаябуса Мк2», а не «Хаябуса3».

Марко Поло

«Марко Поло» — это предложенная космическая миссия ЕКА-ДЖАКСА, целью которой было посещение небольшого примитивного астероида и возвращение образца на Землю для анализа в лабораториях. Он был предложен для программы Cosmic Vision 2015–2025 ЕКА в июне 2007 года и выбран для оценочного исследования в ноябре 2007 года.

Эта миссия по возвращению образцов ОСЗ была запланирована с учетом наследия/опыта нескольких европейских ( Гюйгенс , Филе ) и японских (Хаябуса) миссий, что позволило обеим сторонам расширить свои технологические возможности и, таким образом, достичь сложной цели.

Был выбран ряд возможных целей, представляющих большой научный интерес и охватывающих широкий спектр возможных окон запуска в период 2015–2019 гг., а именно:

• астероид C-типа 1999 JU3 , как представитель многочисленной примитивной популяции астероидов таксономического типа C (углеродистых); Можно рассмотреть еще один астероид C-типа, а именно 1989 UQ .

• астероиды, относящиеся к примитивным типам D и T, а именно 2001 SG286 и 2001 SK162 соответственно;

• спящая комета 4015 Уилсона-Харрингтона (1979 г., Вирджиния), которая может дать представление о неизвестной связи между астероидами и кометами;

• примитивный двойной астероид C-типа 1996 FG3 , который может дать представление о процессах образования двойных звезд.

Базовый сценарий миссии JU3 1999 года включал бы запуск с помощью ракеты-носителя типа «Союз» базового космического корабля (MSC), возможно, несущего посадочный модуль, устройство для отбора проб, возвращаемую капсулу и научную полезную нагрузку. Посадочный модуль совершит мягкую посадку, закрепится на поверхности астероида и проведет различные измерения на месте поверхностных и подповерхностных материалов вблизи места отбора проб. Пробы будут собираться с помощью одного или дополнительных методов. Как только отбор проб и измерения на месте будут завершены, MSC начнет обратный путь к Земле и выпустит капсулу для высокоскоростного возвращения в атмосферу Земли. Капсула будет доставлена на землю в необитаемой зоне от низкой до средней широты, возможно, в Северном полушарии. После соответствующих процессов космического карантина и стерилизации образцы будут извлечены из капсулы в специальном помещении для хранения образцов для проведения первоначальной характеристики образцов, прежде чем они будут переданы назначенным ученым для детального анализа.

Предложение Марко Поло было поддержано более чем 400 подтвержденными учеными со всего мира и было подготовлено совместной европейско-японской группой.

Эта миссия конкурировала с несколькими другими предложениями для следующего этапа отбора в ЕКА осенью 2009 года. В феврале 2010 года ЕКА объявило, что оно выбрало миссии «Евклид» , «Solar Orbiter» и «PLATO» для вступления в фазу определения, а Марко Поло был не выбран SPC для дальнейшего изучения. ^{[ 1 ]} Если бы он был выбран, его исследование продолжалось бы как минимум до октября 2011 года, когда SPC выбрал для реализации две миссии (Solar Orbiter и Euclid).

После отказа Марко Поло переговоры между JAXA и ESA относительно Марко Поло завершились, в результате чего совместная миссия по возврату образцов маловероятна. JAXA продолжило исследования этого космического корабля и вернуло его название на оригинальное Hayabusa Mk2. Тем временем ученые, работавшие на Марко Поло на европейской стороне, повторно использовали проекты, предназначенные для Марко Поло, чтобы предложить новую миссию, MarcoPolo-R , с возможным партнерством с НАСА . ^{[ 2 ]} Это предложение было представлено на конкурсе Cosmic Vision M3. В конечном итоге MarcoPolo-R был отклонен, и вместо него была выбрана миссия PLATO.

Демонстраторы технологий для Hayabusa Mk2

Некоторые из технологий, которые планировалось использовать в миссии Hayabusa Mk2, никогда не тестировались в космическом пространстве. Чтобы снизить риск в этом проекте, было предложено несколько миссий по тестированию технологий, специально предназначенных для Hayabusa Mk2.

СУДЬБА

DESTINY, сокращение от «Демонстрация и экспериментирование космических технологий для межпланетного путешествия», является спутником для демонстрации технологий и кандидатом на вторую «Конкурсно выбранную среднемасштабную целенаправленную миссию» JAXA после SLIM (M-класс 1). В случае выбора DESTINY будет запущена в 2020 году на ракете «Эпсилон» . ^{[ 3 ]} Одной из его основных задач является испытание ионного двигателя μ20, предназначенного для использования в миссиях Hayabusa Mk2 и Solar-D . ^{[ 4 ]}

ДАШ-II

Поскольку возвращаемая капсула Hayabusa Mk2 войдет в атмосферу Земли на скорости более 14 км/с, в Центре космических исследований JAXA (JSPEC) был предложен демонстратор технологий под названием DASH-II. ^{[ 5 ]} DASH-II является преемником неудачного проекта DASH (Демонстратор системы входа в атмосферу с гиперзвуковой скоростью), запущенного в 2002 году, и будет использоваться для демонстрации системы тепловой защиты (TPS), жизненно важной для возвращаемой капсулы Hayabusa Mk2. Расчетная аэродинамическая тепловая нагрузка на капсулу чрезвычайно велика (не менее 20 МВт/м2) даже при выборе пологого угла траектории входа. Поскольку наземные средства обогрева для разработки ТЭС никогда не дублируют одновременно такие параметры полетной среды, как тепловой поток, энтальпия потока, химический состав, динамическое давление и излучение и т. д., вероятно, потребуется реальный летный эксперимент. Основная цель миссии - приобрести и продемонстрировать технологии входа в атмосферу, связанные с будущими миссиями по исследованию планет и высокоскоростным миссиям по входу в атмосферу. ^{[ 6 ]} DASH-II должен был быть запущен той же ракетой H-IIA с отмененным космическим кораблем ASTRO-G в качестве дополнительной полезной нагрузки в 2013 году. ^{[ 7 ]} В 2008 году DASH-II находился на предварительной фазе A (деятельность рабочей группы).

Полезная нагрузка

Научная полезная нагрузка MSC должна включать систему визуализации высокого разрешения, видимые, инфракрасные и средние спектрометры, лидар и монитор пыли. Эти приборы будут использоваться на этапах захода на посадку, висения и спуска в научных целях, для выбора места посадки и для обеспечения безопасности космического корабля во время приземных маневров. Посадочный модуль будет иметь собственную полезную нагрузку для определения характеристик измерений на месте (например, камеру крупным планом, панорамную камеру, электронный микроскоп, рентгеновский дифрактометр, летучий детектор, микровесы, масс-спектрометр). Приборы на посадочном модуле будут управляться на месте посредством автоматических последовательностей и/или команд с Земли. Эти инструменты также должны позволить нам охарактеризовать местоположение и приземную среду на месте отбора проб. Научные цели миссии будут достигнуты путем сочетания следующих характеристик с анализом возвращенных образцов:

морфологические свойства поверхности;
условия окружающей среды (например, пыль, гравитационное поле...);
масса, объем и объемная плотность;
минералогический состав;
поверхностная (и, возможно, подповерхностная) минералогия и теплофизические свойства (тепловая инерция, проводимость, коэффициент диффузии, сцепление материалов....);
элементный состав и распределение поверхности;
общие свойства внутренней структуры;
глобальная топография;
изменчивое изобилие.

Ключевые возможности

Миссия Hayabusa Mk2 является инновационной и будет в значительной степени способствовать:

тестирование новых технологических разработок: возвращаемая капсула, техника отбора проб, бортовой искусственный интеллект, телекоммуникации, энергия на месте, планетарная защита. инструменты....;
подготовка следующего поколения лабораторных установок для анализа образцов внеземных существ;
наличие указателя для возврата образцов из тел с высокой гравитацией, а затем и для человеческих миссий, которые могут использовать ресурсы астероидов для облегчения исследования человеком и освоения космоса.

Ссылки

^ «ESA Science & Technology — ЕКА выбирает три научные миссии для дальнейшего изучения» .
^ SSS12 12-й симпозиум по космической науке [ISAS / JAXA] - Rock Diary
^ «О СУДЬБЕ» (на японском языке). Архивировано из оригинала 07.10.2015 . Проверено 10.10.2015 .
^ «Высокопроизводительная космическая навигационная система» (на японском языке). Архивировано из оригинала 09 октября 2015 г. , Проверено 10 октября 2015 г. .
^ Hayabusa 2, ASI начинает официальное исследование, раскрыты все подробности Hayabusa Mk2.
^ «Первое заседание Международной рабочей группы по исследованию примитивных тел» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 августа 2013 г. Проверено 1 июня 2012 г.
^ «Японские капсулы для въезда/возврата» (PDF) . hayabusa.seti.org . Проверено 10 октября 2015 г.

Внешние ссылки

«Исследователь астероидов Хаябуса Мк2/Марко Поло» . Архивировано из оригинала 15 июля 2014 года . Проверено 27 мая 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
Галерея с изображениями Hayabusa Mk2. Архивировано 30 января 2017 г. на Wayback Machine.
Сайт миссии DESTINY

[1] «ESA Science & Technology — ЕКА выбирает три научные миссии для дальнейшего изучения» .

[2] SSS12 12-й симпозиум по космической науке [ISAS / JAXA] - Rock Diary

[3] «О СУДЬБЕ» (на японском языке). Архивировано из оригинала 07.10.2015 . Проверено 10.10.2015 .

[4] «Высокопроизводительная космическая навигационная система» (на японском языке). Архивировано из оригинала 09 октября 2015 г. , Проверено 10 октября 2015 г. .

[5] Hayabusa 2, ASI начинает официальное исследование, раскрыты все подробности Hayabusa Mk2.

[6] «Первое заседание Международной рабочей группы по исследованию примитивных тел» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 августа 2013 г. Проверено 1 июня 2012 г.

[7] «Японские капсулы для въезда/возврата» (PDF) . hayabusa.seti.org . Проверено 10 октября 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]