Astronautika: misije

Mesec, Venera, Mars, Eros, Titan, Itokava, Čurjumov-Gerasimenko i, sada Ryugu. Pre par dana, 21. septembra 2018. Japancima je pošlo za rukom da meko slete na površinu asteroida Ryugu, poduhvat koji je ljudima uspeo na samo osam tela sa čvrstom površinom u solarnom sistemu. U 06:06 po našem vremenu, kontejner sa dva 'rovera' 'MINERVA-II1'odvojio se od sonde 'Hayabusa 2'a dva aparata su nastavila spori slobodni pad. Ubrzo nakon što su stigli na površinu, čak su kako je planirano i odskočili. I kao da to nije bilo dovoljno, slali su fotografije tokom spuštanja i jednog od skokova. Dva mala robotića su postala prvi ljudski artefakti koji su se kretali po nekom asteroidu, i to u vidu skokova. 'Hayabusa 2'je pošla na put u decembru 2014. i stigla u blizinu Ryuge 27. juna ove godine. Od tada je asteroid prečnika 900 metara bio detaljno analiziran da bi se odabrala mesta za spuštanje rovera i odakle će kasnije biti uzimani uzorci regolita.

m1
Spektakularna slika površine Rjuge koju je napraviorover 1Atokom skoka 22. septembra u 06:44 po našem vremenu. Slika je blurovana zbog pokreta, ali baš to joj daje dramatični efekat.

Jedna od misija o kojoj sam sa uživanjem pisao bila je 'Hajabusa 1'koja je 2005. sletela na asteroid Itokavu. Ubrzo potom sam napisao i nastavak, 'Hajabusa 2', gde sam pokušao da opišem ono što se sada dešava na Rjugi. Ko je čitao te priče, ukapirao je da je sletanje na asteroide komplikovan posao zbog, paradoksalno, njihove niske gravitacije. Ako spuštanje nije ekstremno sporo, sonda ulazi u rizik da odskoči i završi negde bogtepitaj gde (pa čak i da ode nazad u kosmos!), gde bi solarni paneli mogli da se nađu u senci, o čemu bi mala 'Fila'imala šta da kaže. Srećom po Japansku kosmičku agenciju JAXA, asteroid 162173 Rjugu(1999 JU3) se pokazao manje nepravilan nego što se očekivalo (zanimljivo je da na kraju više liči na Bennu, cilj Nasine misije 'OSIRIS-REx', nego na početne modele). Zbog toga je bilo mnogo lakše odabrati lokacije za sletanje, posebno ako se uporedi sa nepravilnim telom kao što je bila kometa 67P/Čurjumov-Gerasimenko na koju su sleteli 'Fila''Rozeta'. Međutim, i pored toga sletanje nije bilo lako. Da bi postigla uspeh, 'Hajabusa 2'je provela dva meseca konstantno se približavajući i udaljavajući od asteroida.

m2
Asteroid Rjugu
. To na japanskom znači 'Zmajev dvorac'. Malo ljudi zna da ovaj asteroid može da nam priđe na samo 95.400 km, što je 1/5 udaljenosti do Meseca!

m3
Topografija asteroida. Otkriven je tek 1999. godine.

'Hajabusa 2' je utvrdila da asteroid Rjugu ima prečnik od oko 900 metara, da je relativno loptastog oblika i da ima masu od oko 450 miliona tona. Uočljivo je da ima ekvatorijalno ispupčenje, tako da je prečnik na ekvatoru 1 km a oko polova oko 880 metara. Takav planinski lanac na ekvatoru tipičan je za asteroide koji rotiraju vrlo brzo, ali Rjugi treba 7,63 sata da se okrene oko svoje ose, što je relativno spor rotacioni period. Takođe treba da se podsetim da je Rjugu okrenut naopačke – to znači da rotira retrogradno. Pošto većina planeta solarnog sistema rotira na takav načina da pravilo desne šake određuje njihov severni pol, na nekim slikama asteroida nije jasno šta mu je severni a šta južni pol (zapravo, na većini slika Rjuge južni pol je okrenut na gore).

m4
Pravilo desne šake nam govori koji pol asteroida je severni.

Površina je prekrivena stenama svih veličina, rasutih tako da jako potsećaju na asteroid Itokava, iako se radi o objektima potpuno različite prirode. Neverovatna ogromna stena od 130 metara, koja se nalazi na južnom polu, može biti nezavisni asteroid koji je tu slučajno pao. I Rjugu i Itokava pre predstavljaju 'hrpe šljunka' nego čvrsta tela (gustina Rjuge je samo 1,2 tone po kubnom metru, što je jako malo za kameno telo[1]), što je možda posledica sličnih procesa formiranja. Mada se to na slikama ne vidi, Rjugu je jako taman objekat. Njegov albedo je samo 0,02, dok Mesec – još jedan prilično taman objekat – ima albedo 0,12.

m5
Površina asteroida Rjugu sa visine od 1 km.

m6
Raspored kamenja na jednoj od lokacija sletanja. Na ovoj, kamenje veće od 3 metra zauzima skoro petinu površine.

17. jula sonda se spustila sa svoje 'parkirne orbite' visoke 20 km na samo 5 kilometara brzinom od oko 40 santimetara u sekundi. Stalno me fascinira činjenica da je tokom putovanja do asteroida ili komete potrebno postići ogromne brzine u odnosu na Zemlju, a onda prilikom sletanja održavati brzinu puža... U tom prvom pokušaju, sondi je trebalo 3 dana da se spusti i skoro 5 da se vrati na početnu orbitu. Ali tokom drugog pokušaja, 1. avgusta, za isti manevar je trebalo samo 26 sati. Dana 6. avgusta, sonda je otišla još dalje i spustila se na samo 1 km od površine da bi što preciznije izmerila Rjugino gravitaciono polje. Da bi to postigli, prvih 6 km spuštanje je izvedeno standardnom brzinom od 40 cm/sec a onda nastavljeno sa 8,5 cm/sec. Nakon obavljenih merenja, sonda je nastavila uzletanje brzinom od 20 cm/sec. Svrha ovih manevara je bila da kontrolori misije nauče kako da se kreću u blizini površine asteroida pre nego što pristupe uzimanju uzoraka. 'Hajabusa 2'je konstruisana tako da kao i njena prehodnica samo nakratko dotakne površinu odgovarajućom brzinom pre nego što ponovo uzleti, jer u suprotnom slučaju rizikuje odskakanje i gubitak orijentacije. Moglo bi se čak reći da je približavanje asteroidu pre operacija kontaktnog spajanja nego sletanje.

m7
m8
Mesto sletanja 'MINERVE-II1'.

17. avgusta, naučni tim 'Hajabuse 2'je objavio kandidate lokacija za sletanje dva 'skočka' 'MINERVA-II1'i nemačkog rovera 'MASCOT', kao i zona sa kojih bi trebalo pokupiti uzorke. Lokacije za sletanje 'rovera' odabrana su tako da se ne poklapaju sa područjima sa kojih će se uzimati uzorci (kako bi se izbegla mogućnost kontaminacije), kao ni sa predloženim mestima za sletanje 'MASCOT' rovera. Osim toga, prilikom odabira lokacija za sletanje bilo je neophodno misliti da komunikacija teče bez prekida ali da površinska temperatura ne bude previsoka, a u isto vreme da nema ni previše mesta koja su u senci. U međuvremenu, 'Hajabusa 2'je ostala na parkirnoj orbiti radi proučavanja Rjuge iz daljine sve do 11. septembra, kada je izvela test TD1-R1 odvajanja dva rovera 'MINERVA-II1'. Prilikom tog manevra, 'Hajabusa 2'je trebalo da priđe na samo 40 metara od površine, ali mali problem sa laserskim visinomerom (LIDAR[2]) je izazvao zaustavljanje na 600 metara.

m9
Zone manevrisanja 'Hajabuse 2'. BOX-A je na 20 km visine. 

m10
Opserviranje Rjuge sa visine od 20 km.

m11
Delovi 'Hajabuse 2'
. Iako sam čitao čak i japanske sajtove, nigde nisam našao bolji i detaljniji opis od ovog što sam ja sublimirao.

m12
Sve ovo će 'Hajabusa 2'izbaciti na asteroid.

m13
Pozicija laserskog visinomera LIDAR. Ova frontalna crna ploča na desnom insertu je hladnjak. Levo od njega je sistem za uzimanje uzoraka (sklopljen) a desno mlaznica hidrazinskog trastera okrenuta na dole.

m14
LIDAR će se koristiti u fazama leta kada 'Hajabusa 2'bude na visinama između ~25 i 30 km. Levo od detektora je ploča hladnjaka.

m15
'Sempler', uređaj za usisavanje uzoraka sa površine asteroida na Zemlji i sada u orbiti Rjugu.

'Hajabusa 2'nosi četiri 'rovera'. Namerno koristim navodnike jer se ne radi o aparatima sa točkovima – beskorisnim u uslovima male gravitacije asteroida[3]- već malim aparatima koji mogu da skakuću po površini. Set nazvan 'MINERVA-II1'(MIcro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid) uključuje dva identična rovera, Rover-1ARover-1B, koje su proizveli JAXA i ISAS. Takođe imamo i 'MINERVU-II2' sa Roverom-2teškim 1,6 kg, kojeg je konstruisalo nekoliko japanskih fakulteta i koji je, i pored svog imena, potpuno različit od 'MINERVA-II1'. Tu je i 'MASCOT'(Mobile AsteroidSurface SCOuT), mala sonda od 10-ak kg i dimenzija 30×30×20 cm, koju su združenim snagama napravile kosmičke agencije Nemačke (DLR) i Francuske (CNES) koristeći znanja i iskustva stečena prilikom razvoja 'Rozetinog'lendera 'File', koja je postala pra sonda koja je 2014. sletela na jednu kometu. 'MASCOT' će biti lansiran ka površini 3. oktobra, a 'MINERVA-II2' sledeće godine. 

m16
Roveri 'MINERVA-II'
i njihovi kontejneri. Dole desno je presek u kome se vidi zamajac pomoću kojera rover izvodi svoje skokove. Crveni prstenovi su antene za radio-vezu.

m17
Položaj rovera na sondi. Pogled na 'Hajabusu 2' odozdo.

Roveri, ili kako ih zovu'hooperi', baziraju se na originalnoj 'MINERVI' koji je nosila prva sonda 'Hajabusa'. Na nesreću, odbacivanje 'MINERVE' u novembru 2005. nije proteklo uspešno i mala sonda nije stigla do Itokave[4]. Trenutno je negde na orbiti oko Sunca. Dva rovera 'MINERVA-II1' su došla do asteroida u lakom kontejneru na dnu sonde i imaju prečnik od 18 cm i visinu od 7 cm. Svaki je težak oko 1,1 kg (tačnije, rover 1A ima 1,151 kg, a 1B 1,129 kg), dok sam kontejner ima 2,5 kg. Oba rovera nose male 'Sonijeve' širokougaone CCD kamere u boji vidnog polja od 125°, težine samo 15 grama. Zbog male brzine slanjai ograničene veličine fajlova, kamere će (softver) na licu mesta obrađivati fotografije i isecati iz njih sve delove koji ne sadrže interesantne detalje. Kamere će moći da snimaju detalje veličine 1 mm sa udaljenosti od 10 cm. Rover 1A ima četiri kamere, a rover 1B tri. Svaki od njih nosi i fotodiode, akcelerometar, žiroskop i male 'nogice' koje su zapravo senzori i termometri za merenje temperature i napona u tlu. Komunikacija sa Zemljom će se obavljati preko 'Hajabuse'brzinom od 32 kilo u sekundi. Autonomni skokovi (bez pomoći ljudi) izvodiće se radom malog internog motora koji će čim počne skok morati da se isključi da bi se izbeglo prevrtanje rovera. Svaki skok će zbog slabe gravitacije – reda veličine 50-80 mikro-g – trajati u proseku oko 15 minuta, te se očekuje da će se roveri pomerati horizontalno za oko 15 metara po površini.

m18
m19
Eksperimentalni skok rovera 'MINERVA-II1' u mikrogravitaciji (prototip je postavljen u kapsulu koja je bačena sa tornja).

m20
Manevar spuštanja i odbacivanja rovera 'MINERVA-II1'. (ONC-W1 i W2 su optičke navigacione kamere.Tokom odbacivanja lendera, W2 će praviti slike odvojenih letilica, dok će W1 pratiti spuštanje i njihove trajektorije. Nakon sletanja, male aparate će sa visine od 1 km locirati ONC-T.)

Manevar oslobađanja 'MINERVE-II1' započet je konstantnim prilaskom asteroidu sa visine od 20 km (tzv. Home Position) brzinom od 10 cm u sekundi. Na visini od 60 metara sonda je isključila svoje motore i nastavila da slobodno pada. Ali zbog slabe privlačnosti asteroida, taj pad je bio vrlo, vrlo spor. Vreme prilaska je odabrano tako da se Sunce nalazilo tačno iza sonde, tako da se na prvim slikama mogla da viidi senka 'Hajabuse 2' na asteroidu (isto to je uradila i 'Hajabusa 1' na Itokavi). Mehaničko odvajanje obavljeno je na visini od oko 53 metra, a dva rovera su počela da se udaljavaju od sonde relativnom brzinom od 5 cm/sec. Šest minuta po odvajanju, 'Hajabusa 2' je počela da se udaljava od asteroida. Roveri su tako programirani da naprave slike i skoče odmah nakon što stignu na površinu. Komunikacija sa roverima je vrlo limitirana, ali zemaljska kontrola u Sagamihari je znala da su dve letilice uspešno sletele čim su uočili da je napon u akumulatorina počeo da pada u tačno vreme kada je na zonu sletanja počela da se spušta noć. Ubrzo potom stigle su i prve fotografije u realnom vremenu.

m21
Selfi sa 80 metara. Senka sonde na asteroidu. Kakva slika na mom stolu!

m23
Ova slika ne prikazuje bog zna šta, ali ju je naprabio rover A1 nakon odvajanja i prikazuje 'Hajabusu 2' i asteroidov horizont.

m24
Slika u boji asteroida Rjugu koju je 21. septembra u 04:08 UTC napravila kamera rovera 1B nakon odvajanja od sonde. Slika je blurovana jer se rover okretao.

Ni rukovodilac misije, dr Makoto Jašikava iz ISAS-a, niti iko od inženjera iz 'NEC-Toshibe Space Corp-a'[5]ne ume sa sigurnošću da kaže koliki će biti radni vek rovera. Nakon svakog skoka raste verovatnoća da se bočni solarni paneli[6]po malo oštećuju, te je nemoguće znati koliko će dugo trajati. U svakom slučaju, glavni problem će predstavljati termički stres koji nastaje usled razlika između dnevnih i noćnih temperatura. Uprkos neumnjivog uspeha, treba ipak da se setimo da ovo nije bilo prvo sletanje na asteroid. Ta čast pripada Nasinoj sondi 'NEAR', koja je 12. februara 2001. sletela na asteroid Eros, ne poslavši nijednu sliku sa površine u prestavši ubrzo da funkcioniše. Kao što sam više puta pomenuo, i 'Hajabusa 1'je sletela na Itokavu i to nekoliko puta ali na vrlo kratko. Naravno, 'MINERVA-II1' su prvi aparati koji su nastavili da rade nakon sletanja na asteroid i uspeli da se kreću po površini.

m25
Spuštanje dve 'MINERVE-II1'.

Avantura 'Hajabuse 2' se nastavlja. (Ko želi i voli, može da je prati ovde). Tokom sledećih meseci videćemo još slika sa sonde i plejade njenih rovera. I naravno bićemo svedoci različitih pokušaja prikupljanja uzoraka sa površine Rjuge, uzoraka koji će jednog dana da se nađu u laboratorijama i muzejima naše planete.

 

[1]'Normalne' stene imagu 3-4 puta veću gustinu (prim.prev.).

[2]LIDAR(Light Detection And Ranging), koji za merenje udaljenosti sa greškom manjom od 1 metra koristi vremenski period za koji se uzani laserski zrak odbije od površine. Koristiće se za navigaciju, naučne zadatke i tehnološku demonstraciju budućih optičkih komunikacionih sistema. LIDAR ima dimenzije 241×289×228 mm, a težina zajedno sa napajanjem laserskog izvora, hladnjakom i teleskopom iznosi 3,52 kg.

[3]Tamo je gravitacija oko 80.000 puta manja nego na Zemlji! pa je sve za toliko puta lakše. Jedan od rovera težak na Zemlji 1,1 kg, na asteroidu ima samo 13,75 miligrama.

[4]12. novembra 2005. sa Zemlje poslata izvršna komanda da se odbaci meli lender, ali pre nego što je komanda stigla do 'Hajabuse' njen visinomer je zaključio da su prenisko i naredio podizanje. Tokom tog manevra stigla je komanda i lender je odbačen ali na većoj visini od predviđene, tako da nije bio uhvaćen gravitacijom asteroida nego je odlutao u kosmos...

[5]Tokijska kompanija koja je napravila i prvu sondu, čije projektovanje je pod imenom MUSES-C započeto još 1996.

[6]Čitava površina lendera je pokrivena solarnim ćelijama američke kompanije 'EMCORE', koje proizvode maksimalnu struju jačine 2 W koja pokreće procesor i puni kondenzator koji radi kao baterija a potreban je za rad komunikaconog sistema, dva aktuatora (motora) i instrumenata.


'Hayabusa 2' na manje od 1000 metara od Ryugu!

'Hayabusa 2': na pragu asteroida Ryugu

'Hayabusa 2' snimila svoj cilj

Šta sad radi „Hayabusa 2“?

„Hayabusa 2“ snimila Zemlju i Mesec 

Hayabusa 2

Lansirana japanska medjuplanetrana sonda "Hajabusa-2"

HAYABUSA - lovac za uzoke asteroida

Hayabusa ipak donjela uzorke asteroida na Zemlju

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Komentari   
dragovic
0 #4 dragovic 28-09-2018 10:39
Krene[ redom... možda I drugi znaju nešto da nam pomognu. Hvala na komentaru
Miki
+1 #3 Miki 26-09-2018 09:56
Uf! Pa ne mogu da pitam samo kako se pokreću zamajci. :sigh:
Ako krenem tako, moraću da propitam detalje svih sklopova svih sondi, a toliko vremena niko nema. Mene astronautika najviše i zanima sa inženjerskog stanovišta. :P
A komentarisati uspešne misije mogu samo sa žaljenjem što ih nema mnogo više. Tehničke mogućnosti su tu, fale samo pare za veći broj ovakvih uspeha.
dragovic
+1 #2 dragovic 25-09-2018 20:21
Ma Miki generalno si ti u pravu, ali koliko vidim ta težina koju sam pomenuo (1,1 kg) odnosi se na Zemlju...
Hvala što tako pažljivo čitaš, mada bih lično vise voleo da si komentarisao fantastičan uspeh JAXA ili da si postavio pitanje kakav motor pokreće zamajce rovera I sl.
miki
+1 #1 miki 25-09-2018 10:38
Hi hi... Autor teksta kaže da je težina rovera toliko i toliko kg. Preciznije bi bilo reći da im je tolika masa. Težina im je tamo mnooogo mnogo manja. :P
Dodaj komentar