ОКЕАНОС
| Имена | Негабаритный воздушный змей для исследования и космонавтики во внешней Солнечной системе Троянский исследователь астероидов Юпитера |
|---|---|
| Тип миссии | Демонстрация технологий , Разведка, Возможен возврат образца |
| Оператор | ДЖАКСА |
| Продолжительность миссии | ≈12 лет >30 лет при опциональном возврате образцов |
| Свойства космического корабля | |
| Тип космического корабля | Солнечный парус |
| Производитель | ИСАС и ДЛР |
| Стартовая масса | 1400 кг |
| Посадочная масса | ≈100 кг |
| Масса полезной нагрузки | Космический корабль: 30 кг. Посадочный модуль: 20 кг [1] |
| Размеры | Парус/солнечная панель: 40х40 м (1600 м 2 ) [2] Посадочный модуль: 65 × 40 см. [1] |
| Власть | Макс: 5 кВт на Юпитере [2] |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 2026 |
| Ракета | H-IIA или H3 [1] |
| Запуск сайта | Космический центр Танегасима |
| Подрядчик | Мицубиси Хэви Индастриз |
| Юпитера Троянский спускаемый аппарат | |
| Дата посадки | 2039 [2] |
| Главный телескоп | |
| Длины волн | Инфракрасный |
| Транспондеры | |
| Группа | X-диапазон |
| Емкость | 16 Кбит/с [3] |
Большой миссионерский класс | |
OKEANOS ( Негабаритный воздушный змей для исследования и астронавтики во внешней Солнечной системе ) был предложенной концепцией миссии к троянским астероидам , которые разделяют орбиту Юпитера, с использованием гибридного солнечного паруса для движения; Планировалось, что парус будет покрыт тонкими солнечными панелями для питания ионного двигателя . на месте Анализ собранных образцов мог быть проведен либо путем прямого контакта, либо с использованием спускаемого аппарата с масс-спектрометром высокого разрешения. Возвращение образца на Землю рассматривалось как вариант. [4]
OKEANOS стал финалистом 2-го класса крупных миссий Японского космических и астронавтических наук (ISAS), института который будет запущен в 2026 году. [2] [5] [6] и, возможно, вернуть на Землю образцы троянских астероидов в 2050-х годах. [6] [7] Победившей миссией стала LiteBIRD .
Обзор
[ редактировать ]Миссия OKEANOS была концепцией, впервые предложенной в 2010 году для полета вместе с магнитосферным орбитальным аппаратом Юпитера (JMO) в рамках отмененной миссии системы Европа-Юпитер – Лаплас . [8]
В своей последней формулировке миссии OKEANOS и LiteBIRD стали двумя финалистами конкурса «Большая миссия Японии», проводимого Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий . Был выбран LiteBIRD, астрономический телескоп с космическим микроволновым фоном . [9]
Анализ состава троянцев Юпитера может помочь ученым понять, как Солнечная система сформировалась . Это также поможет определить, какая из конкурирующих гипотез верна: [10] остатки планетезималей во время формирования Юпитера, или окаменелости строительных блоков Юпитера, или захваченные транснептуновые объекты в результате планетарной миграции. Последнее предложение включало посадочный модуль для проведения анализа на месте . [11] [12] Было несколько вариантов этой миссии, и самый амбициозный из них предлагал собрать и отправить образцы на Землю для обширных исследований. [13] Если бы он был выбран для разработки в апреле 2019 года, космический корабль был бы запущен в 2026 году. [2] и, возможно, предложил некоторую синергию с Люси космическим кораблем , который пролетит мимо нескольких троянцев Юпитера в 2027 году. [14]
Космический корабль
[ редактировать ]Предполагалось, что космический корабль будет иметь массу около 1285 кг (2833 фунта), включая возможный спускаемый аппарат. [3] и был бы оснащен солнечными электрическими ионными двигателями . [5] 1600 м 2 Парус имел бы двойное назначение: солнечный парус и солнечную панель для выработки электроэнергии. Если бы в комплект поставки был включен посадочный модуль, его масса составила бы не более 100 кг. Посадочный модуль должен был собрать и проанализировать образцы с астероида. Более сложная предложенная концепция предусматривала бы повторный взлет посадочного модуля, встречу с базовым кораблем и доставку образцов для транспортировки на Землю.
Солнечный парус и солнечные панели
[ редактировать ]Уникальный предложенный парус представлял собой гибрид, который обеспечивал бы как фотонное движение, так и электроэнергию. JAXA назвало эту систему Парусом солнечной энергии. [3] [15] Парус должен был быть изготовлен из полиимидной пленки толщиной 10 мкм и размерами 40 × 40 метров (1600 м). 2 ), [2] покрыт 30 000 солнечными панелями толщиной 25 мкм, способными генерировать до 5 кВт на расстоянии Юпитера , 5,2 астрономических единиц от Солнца . [6] [7] [10] Главный космический корабль должен был быть расположен в центре паруса и оснащен солнечно-электрическим ионным двигателем для маневрирования и движения, особенно для возможного полета с возвратом образцов на Землю. [4] [6] [7]
В космическом корабле использовалась бы технология солнечного паруса, первоначально разработанная для успешного IKAROS (Межпланетный воздушный змей, ускоряемый излучением Солнца), запущенного в 2010 году, размер солнечного паруса которого составлял 14 × 14 м. [6] [15] Как и в случае с IKAROS, солнечный угол паруса можно было бы изменить за счет динамического управления отражательной способностью жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев) на внешнем крае паруса, чтобы давление солнечного света создавало крутящий момент для изменения его ориентации. [16]
Ионный двигатель
[ редактировать ]Ионный двигатель , предназначенный для миссии, получил название μ10 HIsp. Планировалось иметь удельный импульс 10 000 секунд, мощность 2,5 кВт и максимальную величину тяги 27 мН для каждого из четырех двигателей. [17] [18] Система электродвигателя должна была представлять собой улучшенную версию двигателя миссии Хаябуса , используемую для маневрирования и особенно для дополнительного полета с возвратом образцов на Землю. [15] [18] потребуется 191 кг ксенонового топлива. Исследование показало, что если будет решено вернуть образец на Землю, [18]
посадочный модуль
[ редактировать ]| посадочный модуль | Параметр/единицы измерения [1] |
|---|---|
| Масса | ≤ 100 кг (220 фунтов) |
| Размеры | Цилиндрическая: диаметр 65 см. высота 40 см |
| Власть | Неперезаряжаемая батарея |
| Инструменты (≤ 20 кг) | |
| Выборка | Пневматический Глубина: ≤1 м |
Концепция миссии учитывала несколько сценариев, целей и архитектур. Самый амбициозный сценарий предусматривал анализ на месте и возврат проб с помощью спускаемого аппарата. Эта концепция спускаемого аппарата стала результатом сотрудничества Немецкого аэрокосмического центра (DLR) и японского JAXA , начиная с 2014 года. [3] Космический корабль должен был запустить спускаемый аппарат массой 100 кг. [4] [1] на поверхности троянского астероида высотой 20–30 км для анализа его подповерхностных летучих компонентов, таких как водяной лед, с использованием 1-метровой пневматической дрели, работающей на сжатом азоте. Некоторые образцы недр должны были быть переданы на бортовой масс-спектрометр для анализа летучих веществ. [4] Масса научной полезной нагрузки посадочного модуля, включая систему отбора проб, не превышала бы 20 кг. Посадочный модуль должен был работать от батарей и должен был выполнять автономный спуск, посадку, отбор проб и анализ. [3] Некоторые образцы пришлось нагреть до 1000 °С для пиролиза для изотопного анализа. Концептуальная полезная нагрузка посадочного модуля включала бы панорамную камеру (видимого и инфракрасного диапазона), инфракрасный микроскоп, рамановский спектрометр , магнитометр и тепловой радиометр. [20] Посадочный модуль проработал бы около 20 часов от аккумулятора. [1]
Если бы необходимо было выполнить возврат проб, посадочный модуль должен был взлететь, встретиться и доставить образцы с поверхности и из недр на базовый корабль, зависший над ним (на высоте 50 км), для последующей доставки на Землю в возвращаемой капсуле. [5] [3] Посадочный модуль был бы выброшен после передачи образца.
Концептуальная научная нагрузка
[ редактировать ]- На посадочном модуле
- [1]
- Масс-спектрометр
- Гиперспектральный микроскоп
- Гиперспектральный панорамный тепловизор
- Оптическая навигационная камера
- Лазерный дальномер
- Феррозондовый 3-осевой магнитометр
- Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS)
- Поверхностный и подземный пробоотборник
- На космическом корабле
- Экзозодиакальный инфракрасный телескоп (EXZIT) — телескоп диаметром 10 см. [2] [21]
- Поляриметр гамма- всплесков (ГАП-2)
- Моностатический радар для изображения внутренних структур тела [22]
- Прикрепленный к парусу
- [2]
- большой площади Матричные детекторы пыли (АЛДН-2)
- Эксперимент с магнитным полем (МГФ-2) представляет собой феррозондовый магнитометр.
GAP-2 и EXZIT были инструментами для астрономических наблюдений и не предназначались для изучения троянских астероидов. Эти двое провели бы оппортунистические исследования, воспользовавшись траекторией миссии. GAP-2 позволил бы с высокой точностью определить положение гамма-всплесков , объединив его с наземными обсерваториями. EXZIT, поскольку зодиакальный свет за пределами пояса астероидов становится значительно слабее, позволил бы телескопу наблюдать космический инфракрасный фон . MGF-2 был возможным преемником прибора MGF на борту спутника Arase , а ALADDIN-2, GAP-2 были возможными преемниками соответствующих приборов на борту IKAROS .
См. также
[ редактировать ]
- CubeSail - Планируемый космический корабль с солнечным парусом
- СУДЬБА + - Запланированная миссия JAXA по облету астероида с использованием солнечной электрической силовой установки.
- ИКАРОС – Первый межпланетный космический корабль с солнечным парусом
- LightSail 2 — демонстрационный проект солнечной парусной системы LEO.
- Люси (космический корабль)
- NanoSail-D2 - Спутник, предназначенный для проверки концепции солнечных парусов.
- Разведчик околоземных астероидов - космический корабль с солнечным парусом
- Лунный фонарик - лунный орбитальный аппарат НАСА
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г НАУКА И ИССЛЕДОВАНИЯ НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ МИССИЯ «ОКЕАНОС» К ТРОЯНСКОМУ АСТЕРОИДУ ЮПИТЕР Т. Окада, Т. Ивата, Дж. Мацумото, Т. Чудзё, Ю. Кебукава, Дж. Аоки, Ю. Каваи, С. Ёкота, Ю. Сайто , К. Терада, М. Тойода, М. Ито, Х. Ябута, Х. Юримото, К. Окамото, С. Мацуура, К. Цумура, Д. Ёнетоку, Т. Михара, А. Мацуока, Р. Номура, Х. Яно, Т. Хираи, Р. Накамура, С. Уламец, Р. Яуманн, Ж.-П. Бибринг, Н. Гранд, К. Сопа, Э. Паломба, Дж. Хелберт, А. Эрике, М. Гротт, Х. Остер, Г. Клингельхофер, Т. Сайки, Х. Като, О. Мори, Дж. Кавагути; 49-я конференция по наукам о Луне и планетах, 2018 г. (вклад LPI № 2083)
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДИСКА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ НА ЭТАПЕ Крейсерской миссии СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ПАРУС Т. Ивата, Т. Окада, С. Мацуура, К. Цумура, Х. Яно, Т. Хираи, А. Мацуока, Р. Номура, Д. Ёнетоку, Т. Михара, Ю. Кебукава, М. Ито, М. Ёсикава, Дж. Мацу-мото, Т. Чудзё и О. Мори; 49-я конференция по наукам о Луне и планетах, 2018 г. (вклад LPI № 2083)
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Прямое исследование троянского астероида Юпитера с использованием паруса на солнечной энергии. Архивировано 5 августа 2020 года на Wayback Machine Осаму Мори, Хидеки Като и др. 2017 год
- ^ Перейти обратно: а б с д Выборочный сценарий миссии по исследованию троянского астероида. Архивировано 31 декабря 2017 г. в Wayback Machine. Джун Мацумото, Джун Аоки, Юске Оки, Хадзиме Яно; 2015 год
- ^ Перейти обратно: а б с Проектирование траектории исследования троянского астероида Юпитера с помощью паруса на солнечной энергии. Архивировано 31 декабря 2017 года на Wayback Machine Таканао Сайки, Осам Мори, Институт космических и астронавтических наук (ISAS), JAXA, 2017.
- ^ Перейти обратно: а б с д и JAXA направляется к троянским астероидам Юпитера Пол Гилстер, Centauri Dreams, 15 марта 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Огромный парус обеспечит миссию JAXA к троянским астероидам и обратно Сюсуке Мурай, The Japan Times, 21 июля 2016 г.
- ^ Сасаки, Шио (2010). «Магнитосферный орбитальный аппарат Юпитера и исследователь троянских астероидов» (PDF) . КОСПАР . Проверено 26 августа 2015 г.
- ^ Дорожная карта 2017 — Фундаментальные концепции продвижения крупных научно-исследовательских проектов , 28 июля 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б Миссия на солнечной энергии к троянам Юпитера. Архивировано 31 декабря 2015 г. на Wayback Machine. 10-я Международная конференция IAA по недорогим планетарным миссиям, 19 июня 2013 г.
- ^ Окада, Тацуаки; Мацуока, Аяко; Уламец, Стефан; Хелберт, Йорн; Эрике, М. Ален; Паломба, Эрнесто; Яуманн, Ральф; Гротт, Матиас; Мори, Осаму; Ёнетоку, Дайсуке (2018). «ОКЕАНОС - Миссия по встрече и приземлению троянского астероида Юпитера с использованием паруса на солнечной энергии» . 42-я научная ассамблея Коспар . 42 . Бибкод : 2018cosp...42E2497O .
- ^ Мори, Осаму; Мацумото, Джун; Чудзё, Тошихиро; Като, Хидеки; Сайки, Таканао; Кавагути, Дзюнъитиро; Кавасаки, Сигео; Окада, Тацуаки; Ивата, Такахиро; Такао, Юки (2018). «Системное проектирование парусника на солнечной энергии для исследования троянского астероида Юпитера» . Труды Японского общества аэронавтики и космических наук, Aerospace Technology Japan . 16 (4): 328–333. Бибкод : 2018JSAST..16..328M . дои : 10.2322/tastj.16.328 . S2CID 115434656 .
- ^ Окада, Тацуаки; Кебукава, Йоко; Аоки, Джун; Мацумото, Джун; Яно, Хадзиме; Ивата, Такахиро; Мори, Осаму; Бибринг, Жан-Пьер; Уламец, Стефан; Яуманн, Ральф; Научная группа по солнечной энергии (2018). «Научное исследование и оснащение миссии OKEANOS к троянскому астероиду Юпитера с использованием паруса на солнечной энергии» . Планетарная и космическая наука . 161 : 99–106. Бибкод : 2018P&SS..161...99O . дои : 10.1016/j.pss.2018.06.020 . S2CID 125367559 .
- ^ Стратегия исследования малых тел ISAS. Архивировано 12 декабря 2016 г. в лунной и планетарной лаборатории Wayback Machine . Семинар Университета Аризоны-JAXA (2017).
- ^ Перейти обратно: а б с IKAROS и Solar Power Sail - Ремесленные миссии по исследованию внешних планетарных регионов. Архивировано 26 января 2017 г. на Wayback Machine Дж. Кавагути (JAXA) 15 июня 2015 г.
- ^ Жидкокристаллическое устройство с отражающей микроструктурой для управления ориентацией Тошихиро Чудзё, Хирокадзу Исида, Осаму Мори и Центр аэрокосмических исследований Дзюнъитиро Кавагути два : 10.2514/1.A34165
- ^ Модельный ряд ионных двигателей с микроволновым разрядом JAXA
- ^ Перейти обратно: а б с Миссия по анализу образцов, возвращенных с троянского астероида Юпитера, проведенная Solar Power Sail Джун Мацумото, Рю Фунасе и др. Пер. JSASS Aerospace Tech. Япония Том. 12, № ист29, с. ПК_43-Пк_50, 2014 г.
- ^ Научные эксперименты на троянском астероиде Юпитера в ходе миссии с парусом на солнечной энергии (PDF) . О. Мори, Т. Окада1 и др. 47-я конференция по наукам о Луне и планетах (2016 г.).
- ^ Троянский астероидный зонд (на японском языке) JAXA
- ^ EXZIT Телескоп JAXA
- ^ Неглубокие недра Юпитера-Трояна: прямые наблюдения с помощью радара на борту миссии OKEANOS Ален Эрике, Пьер Бек, Патрик Мишель, Влодек Кофман, Ацуши Кумамото, Тацуаки Окада, Дирк Плеттемайер; Рефераты EPSC Vol. 12, EPSC2018-526, 2018 г. Европейский планетарный научный конгресс 2018 г.
