Astronautika: misije

Na slici vidimo senku kosmičke sonde na površini obližnjeg asteroida. Ako se zagledamo, odmah ispod sonde videćemo tamnu zonu: to je otisak koji je sonda ostavila prilikom sletanja na asteroid kako bi uzela uzorak. Japanci su to još jednom uspeli. 21. februara 2019. u 23:30 po našem sonda je ušla u istoriju vrlo precizno sletevši na asteroid (162173) Ryugu i pokupivši malo prašine koja će, uz malo sreće, biti krajem 2020. analizirana na Zemlji. 'Hayabusa 2' je druga sonda u istoriji kosmičkog istraživanja koja je ostvarila ovakav zadatak nakon što je njen prethodnik 'Hayabusa' uradio isto na asteroidu Itokawa prošle decenije.

r1
Slika zone za uzimanje uzoraka L08-E1 sa visine od 30 metara nakon što je 'Hajabusa 2' dotakla površinu 21. februara 2019. Vidi se senka sonde sa solarnim panelima i tamni trag trastera koji su oduvali prašinu.

'Hajabusa 2' je stigla do asteroida Rjugu 27. juna 2018. nakon skoro 4 godine putovanja (lansiranje je bilo 3. decembra 2014.). 21. septembra 2018. izbačena su dva japanska rovera MINERVA II-1, svaki težine samo 1 kg, koji su u skokovima istraživali površinu Rjuge, dok je 2. oktobra na red došao francusko-nemački rover MASCOT. 25. oktobra sonda se ponovo približila asteroidu kako bi ispalila jedan od pet markera koje nosi sonda ka ekvatorijalnoj zoni sa koje treba uzeti uzorke. Svaka od tih loptica, 
obmotana retroreflektivnom folijom, ima prečnik oko 10 cm.

r2
Lokacija sa koje je sonda uzela uzorak.

r3Marker 'B' u zoni L08-E1.

r4
Jedan od 5 markera čiji je zadatak da obeleži mesto na koje sonda treba da se spusti. Unutar svake loptice se nalazi puno kuglica čiji je zadatak da spreče kotrljanje markera.

r5
Položaj pet markera na dnu sonde. 

r6
Marker i zona sletanja snimljeni u oktobru 2018. godine. Marker biva 'gađan' laserskim visinomerom i navigacionom kamerom te se određuje položaj u santimetar tačno.

Nakon tih susreta sa Rjugom radi odbacivanja rovera,i brojnih testiranja, sonda se povukla u 'tačku čekanja' (BOX-A), udaljenu na 20 km visine. Nakon toga, sonda se još više udaljila, na 110 km, i ostala tamo tokom solarne konjunkcije, tj. u periodu kada se, gledano sa Zemlje, sonda i asteroid nalaze preblizu Suncu da bi se komunikacija obavljala bez problema. 29. decembra konjunkcija se završila a sonda je uključila jonske motore i vratila se u 'Home position' u BOX-A.

r7
Mesto uzimanja uzoraka gledano iz zone BOX-B (tura opservacija sa visine od 20 km).c

r8
Levo: Asteroid slikan u opoziciji (sa Suncem iza sonde) 8. januara 2019. Ne vidi se praktično nijedna senka ali zato marker blješti i lako se uočava. Desno: isti rakurs ali sa senkama. Strelica pokazuje mesto markera.

Tokom svih tih meseci, tim misije, predvođen dr Makotom Yoshikawom, rukovodiocem misije, tražili su prikladno mesto za prikupljanje uzoraka. Nakon poteškoća koje je doživao 'Hajabusa'na Itokavi (pročitaj fenomenalnu e-knjigu'HAYABUSA – lovac za uzoke asteroida'), već je bilo poznato da će to biti delikatan zadatak, iako su tom prilikom svi problemi bili u osnovi samo tehnički. Međutim, Rjugu je sve iznenadio jer se ispostavilo da se radi o asteroidu u potpunosti prekrivenom stenama gotovo bez prašine na površini. Iako je 'Hajabusa 2' konstruisana da može da pokupi i male kamenčiće, očito je da bi joj bilo mnogo lakše da uhvati čestice regolita.

I dok su Japanci peglali vijuge sa svojim problemima, IAU je u januaru odobrila nazive za 13 regiona na asteroidu. Imena su uzeta iz dečijih bajki iz Japana i ostatka sveta. Uz to, mesta sletanja rovera MINERVA i MASCOT dobila su nezvanična imena Tritonis[1]i Alisina zemlja čuda, mada ih IAU nije i ozvaničila. Nejveća stenčuga koja se nalazi na južnom polu asteroida sada se naziva Otohime Saxum('saxum'je latinski naziv za veliku stenu). Interesantno je da su i dva MINERVA rovera takođe dobila nova imena: rover 1A se sada zove HIBOU (Highly Intelligent Bouncing Observation Unit), dok je 1B sada OWL (Observation unit with intelligent Wheel Locomotion)[2]. Bilo bi logično da su bili kršteni pre nego što su dovršili svoje misije, ali JAXA je odivek bila u svom fazonu.

r9
Nezivi odabrani na Rjugi. Narandžasto su mesta sletanja rovera.

r10
Još jedan prikaz mesta sletanja (seti se da je Rjugin južni pol obično gornji pol na slikama).

r11
Detalj Tritonisa, mesta gde su se prošlog septembra spustili roveri.

r11r12
Sonda 'Hayabusa 2'.

21. januara sonda se pomerila na položaj BOX-B, 18 km iznad Rjuge i 9 km više ka severu, sa ciljem da se bolje osmotri mesto sletanja uzoraka pod drugačijem osvetlenju. Početkom februara je odlučeno da će se sonda spustiti 22. istog meseca (po japanskom vremenu, a 21. po UTC) u ekvatorijalnoj zoni TD1-L08-E1, promera 6 metara i vrlo blizu mesta gde je ranije bila izbačena moptica markera. Drugi izbor je bila lokacija L0-8B, promera 15 metara, takođe blizu markera i duplo šira, ali je stručni tim smatrao da je veća verovatnoća da L08E1 ima regolita jer je pokriven manjim kamenjem a i nalazi se bliže markeru.

r13
Manevar prebacivanja sa BOX-A na BOX-B.

r14
Kandidati lokacija za prikupljanje uzoraka na odobrenoj traci sletanja.

r15
Detalji sa finalnim zonama.

r16
Zona L08 i dve koje nisu odabrane.

Kandidati za mesto sletanja odabirani su uzimajući u obzir da moraju da budu na maksimalnoj udaljenosti od 200 metara od ekvatora – to je na širini od 30° južno ili severno – da bi se obezbedola dobra osvetljenost solarnih panela tokom sletanja. Uz to, površinska temperatura mora biti niža od 97°C da bi se izbego pregrevanje sonde. U početku je bilo odabrano 13 kandidata na malim širinama u blizini ekvatora (označena sloovom 'L') i 4 na srednjim širinama (sa slovom 'M'). Nakon detaljnih analitičkih procesa, tih 17 je redukovano na samo 7. Najpogodija zona L08 je bila izdeljena na nekoliko regiona i podregiona – već prema složenosti lokalne orografije, nakon čega su se iskristalisale finalne lokacije L08-B i L08-E1. Veličinu tih zona je diktirala preciznost 'Hajabusinog' navigacionog sistema, oko 15 metara, što je bilo znatno povoljnije od 50 metara prvobitno planiranih. Manevar uzimanja uzoraka je izuzetno delikatan jer zapravo sonda nije konstruisana da sleti na Rjugu; zahteva samo kratak kontakt specijalne 'surle' sa tlom, usisavanje prašine, i bež' nazad! Sve drugo dovodi do rizika da solarni paneli udare u nešto (oni su na samo metar i nešto iznad tla!) i da se sonda prevrne na bok (to se desilo prvoj 'Hajabusi'). 

r17
Detalji površina koje su ušle u finale. Nakraju je odabrana L08-E1. Raspon solarnih panela japanske sonde je 6 metara!

r18
Detalj mesta sletanja (lila krug) u odnosu na marker.

r19
3D prikaz mesta sletanja. L08-E1 jeste uže ali je zato posuto kamenjem koje je ispod veličine od 60 cm.

r20
Cev na izvlačenje sistema za uzimanje uzoraka SMP. Princip je isti kao kod prethodne sonde, ali ima i nekih usavršavanja: poboljšan je sistem zaptivanja, tako da će biiti sačuvani i gasovi; umesto jedne, sada postoje tri komore za uzorke; unutrašnje ivice 'surle' su podvijene tako da će i one moći da sačuvaju kamenčiće od 1-5 mm.

r21
Još jedan izgled vrha uređaja za sakupljanje uzoraka.

r22

r23
Uređaj za ispaljivanje tantalskog projektila koji imazadatak da podigne prašinu koju će sonda usisati.

r24
Testiranje na Zemlji je trebalo da simulira budući događaj na asterodu. Pogledaj filmić.

r25
Vrh cevi u složenom položaju snimljen malom kamerom CAM-H u avgustu 2018.

r26
Uređaj za uzorke snimljen tokom probnog približavanja asteroidu 25. oktobra 2018.

'Hajabusa 2' je počela da se spušta 21. februara u 05:15 nakon višečasovnog odlaganja. Napustivši poziciju na visini od 20 km, započeto je spuštanje brzinom od 0,9 m/s umesto najavljenih 0,4 m/s. Potom je brzina smanjena na 10 cm u sekundi u trenutku kada se sonda našla na visini od 5 km i kada je ostalo pola sata do kontakta. Sonda je prešla na optičku navigaciju nekih 45 minuta pre kontakta, i postala zavisna od dva LIDAR sistema[3]. U tom trenutku, glavna antena je prestala da se usmerava prema Zemlji da bi omogućila okomito postavljanje sonde u odnosu na površinu i sa Sincem u pozadini (kako bi se osigurala proizvodnja električne energije), a komunikacija je prebačena na neusmerenu antenu.

r27
Kretanje sonde u odnosu na Zemlju i Sunce.

r28
Očekivani manevri za uzimanje uzoraka (u stvarnosti je bilo nekih razlika).

U septembru i oktobru 2018. sonda je izvela tri probna približavanja asteroidu, nazvana TD-R1, TD-R1A i TD-R3 (prvi, TD-R1, obavljen između 10. i 12. septembra je prekinut na visini od 600 metara zbog problema sa LIDAR sistemom). Taj manevar je uključivao ukupno šest tačaka – ili 'vrata' – u kojima su se donosile odluke. Na visini od 45 metara prekidano je spuštanje a sonda je nastavljala horizontalni let u kome je LIDAR tražio marker na površini. Zatim se 'Hajabusa 2' spustila na samo 8,5 metara. Međutim, pošto je zona L08-E1 nagnuta između 5° i 10° u odnosu na lokalni horizont, odlučeno je da se sonda spusti pod tim uglom umesto da nastavi vertikalno kako je biloplanirano. Našavši se na 8,5 metara iznad markera, počela je da se kreće horizontalno sve dok nije stigla iznas zone L08-E1 kada se prepustila slobodnom padu sve do površine, što je, obzirom na bednu gravitaciju, trajalo čitava dva minuta.

r29
Navigacioni sistem 'Hajabuse 2' tokom prikupljanja uzoraka.

r30
Mi teško da možemo da shvatimo koliko je sletanje na Rjugu složen poduhvat. Treba upravljati sondom koja tamo teži samo 7 grama, u uslovima gde se površinska gravitacija menja iz metra u metar. Gravitacija Rjuge je 80.000 puta manja nego na Zemlji. Naša planeta je trenutno udaljena oko 338,7 mil. km.

r31
Detalj poslednjih faza prilaznog manevra.

r32
Levo je prikazan mehanizam za prikupljanje uzoraka tla, a desno je kontejner koji će za jedno 15 meseci sleteti u pustinju Australije.

U decembru 2018. 'Hajabusin' tim je bio prinuđen sa sprovede eksperimente na Zemlji da bi utvrdio da li je sonda u stanju da 'uhvati+ nale komadiće stene i šljunka sa Rjuge uprkos faktu da sistem SMP (Sampler Mechanism Probe) konstruisan više za 'prašnjave' površine. Eksperiment je bio uspešan, mada, govoreći iskreno, tim i nema mnogo opcija. Sistem SMP poseduje savitljivu 'surlu' – semper – dužine 1 metar. Kada taj sempler dodirne tlo, laserski senzor LRF-S2 meri deformisanje cevi i aktivira mehanizam koji ispaljuje metkić težak 5 grama od tantala – vrlo gustog metala – koji pogađa stenu brzinom od oko 1000 km/h, podižući prašinu i kamenčiće. Uz malo sreće, neki komadići su ušli u kontejner,koji će u decembru 2020. godine pasti u pustinju Woomera. U svakom slučaju, morao da pričekamo do tog datuma kako bi saznali da li je akcija bila uspešna (minimalno, sonda mora da sakupi makar 0,1 gram Rjuginog materijala, dok će Nasin 'OSIRIS-REx' prikupiti minimum 60 grama).

r33
Slika asteroida na kojoj se vidi i senka sonde.

Kontakt semplera sa površinom Rjuge nije trajao duže od jedne sekunde i dogodio se u 23:30 21. februara, bezmalo pola sata ranije nego što je planirano. Tim misije je a posterioriizmerio da je tantalski metak povisio okolnu temperaturu, što je bio znak da je ispaljen. Momentalno, sonda je uključila motore i započela manevar uzletanja da bi sprečila pad na površinu, što bi verovatno značilo kraj misije. U principu, radni plan 'Hajabuse 2' uključije još dva pokušaja sakupljanja uzoraka, ali obzirom na rizičnost tagvog manevra, tim misije će morati dobro da odmeri situaciju pre nego što odluči da li će ponovo pokušati. U zavisnosti od toga šta će se događati sledećih meseci, 'Hajabusa 2' će napustiti okolinu Rjuge u novembru ili decembru 2019. kako bi odredila smer ka Zemlji. Nadamo se da ćemo do kraja sledeće godine već imati neke komadiće asteroida među nama...

r34
Trajektorija japanske međuplanetne sonde od lansiranja. 

r35
Odrediti položaj sonde je skoro nemoguće, a ipak navigatori to uspevaju sa ogromnom preciznošću. Na sondu deluju mnoge poznate i nepoznate sile.

r36
Ništa od ovog navedenog ne bi bilo moguće bez ovih tanjira prikazanih ovde.

 

[1]Istraživački tim MINERVA-II1, koji je krajem septembra 2018. izbacio Rover-1A i 1B, odabrao je ime 'Trinitas', kao mesto rođenja boginje Minerve. Međutim, tek su malo kasnije shvatili da je pravo ime Tritonis.

[2]Njihov trud proveri ovde.

[3]Pulsni laserski visinomeri su senzori koji mere visinu od površine asteroida od 25 km do 30 metara. Koristi se YAG laseri sa talasnim dužinama od 1,064 μm

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:


Dodaj komentar