Već poduže čekam da malo bliže istražim učinak evropskog robota iz sastava japanske misije 'Hajabusa 2' u istraživanju asteroida Rjugu. Taj robot, težak ni 10 kg, 3. oktobra prošle godine je uspešno sleteo na sićušni asteroid i proučavao ga čak 17 sati, nakon čega su se ispraznile baterije i on se ugasio. Robot se (skraćeno) zvao MASCOT i u prethodnim textovima sam opisao kakav je bio istorijat njegovog razvoja. Da vidimo šta je mali toster radio na Rjugi.  

1
Evropski 'robot' MASCOT smešten u japansku međuplanetnu sondu 'Hajabusa 2' (jap. はやぶさ2) na jonski pogon. Inženjeri su malo iskosili lansirni mehanizam da ne bi prilikom izbacivanja udario u solarne panele sonde i da bi bila upravljena na dole ka asteroidu. Sonda je nosila ča4 4 slična  robota na putovanje dugo 3200 miliona kilometara.

Nakon što su 21. septembra 2018. odbačena dva japanska 'mini-rovera' 'MINERVA-II1'[1], na red je konačno došla i nemačko-francuska subsonda MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout; na našem jeziku to je 'Maskota'). Za razliku od malih lendera 'MINERVA-II1' – svaki je bio težak samo 1 kg – MASCOT je bio mnogo složeniji i ambiciozniji robot težak 9,6 kg. 'Hajabusa 2' je 2. oktobra 2018. još jednom počela lagano da se spušta ka asteroidu, da bi 3. oktobra u 01:57:20 UTC lansirala MASCOT koristeći mehahizam sa oprugama. Operacije izvršena sa visine manje od 50 metara, nakon što se 'Hajabusa 2' popela na oko 3 km, gde je ostala sve vreme rada malog robota.

Iako je gravitacija bila jako niska, pad je trajao prilično dugo. Mada se udar o tlo dogodio pri jako maloj brzini, MASCOT je odskočio nekoliko puta pre nego što se umirio. Za razliku od 'MINERVA' rovera, MASCOT nije posedovao solarne panele već se oslanjao jedino na bateriju od 200 Wh, tako da njegova glavna misija vremenski bila unapred ograničena.

SLETANJE

Mali lender je počeo da se spušta ka Rjugi u slobodnom padu[2] koji je trajao 6 minuta pre nego što je lagano udario o površinu (CP1). Odmah nakon toga je usledila faza otskoka koja je trajala 15 minuta i 37 sekundi, sve dok se MASCOT nije konačno smirio u jednom udubljenju u tački koja je označena kao SP1. Sat je pokazivao 02:18:51.

2
Fotografija Rjugine površine snimljena MASCOT-ovom kamerom sa visine od oko 15 metara dok je padao ka površini. Vidi se ekstremno grub teren pokriven brojnim oštrim stenama. Rjuga, 4,5 mld. godina stari uglenični asteroid, otkrio je nešto što naučnici nisu očekivali, iako je do danas iz blizine sondama proučeno na desetine asteroida. Uočeno je da nema površina pokrivenih prašinom – regolitom nastalim usled mrvljenja stena udarima mikrometeorita i kosmičkog zračenja milijardama godina. Ovde možeš da pogledaš čitav film montiran od 20-ak fotografija načinjenih prilikom sletanja.

Tokom faze otskoka, MASCOT-ov magnetometar (MASMag) detektovao je najmanje tri udarca. U SP1, senzori za navigaciju i kontrolu (GNC, Guidance, Navigation and Control) registrovali su nepravilnu orijentaciju lendera, pa je uz pomoć malog zamajca izvršen manevar koji je trebalo da postavi lender tako da može da izvede predviđena naučna merenja. Nažalost, to je loše interpretirano, verovatno zato što su senzori registrovali tamnu površinu, pa je MASCOT započeo svoj prvi ciklus naučnih merenja (MP1) dok je bio okrenut na 'leđa', sa instrumentima koji su gledali u nebo. Tom prilikom kamera MASCam je, u svojoj prvoj asteroidnoj noći, uspela da potpuno neplanirano snimi Jupiter i Saturn na čak 5 fotografija!

Sekvenca merenja je prekinuta čim je uspostavljen link sa 'Hajabusom 2', kada je naređena relokacija (1. relokacija) radi ispravljanja greška u orijentaciji. Tom prilikom MASCOT je poskočio ~70 cm u dalj.

34
DLR-ov Centar za robotiku i mehatroniku iz Oberfafenhofena je proizveo mehanički zamajac koji je omogućavao MASCOT-u da pravi skokove po asteroidu. Elektromotor 'ILM25' je imao dimenzije ø31×64 mm i težinu 112 gr + 137 gr (zamajac9.

Čim se umirio, njegov GNC se uverio da je orijentacija ispravna, te je u zoru drugog Rjuginog dana pokrenut drugi ciklus naučnih merenja (MP2). Tokom druge noći, MASCam je izvršila fenomenalno noćno snimanje, osvetljavajući okolno stenje svojim svetlećim LED diodama.

Nakon okončanja ovog ciklusa i mini-pokreta od 5 cm radi stereo merenja (MP3), u zoru trećeg dana na Rjugi je naređena sledeća promena lokacije (2. relokacija). MASCOT je stigao do svoje četvrte i poslednje merne točke (MP4) na dodatnoj udaljenosti od 10 cm. Međutim, u ovom trenutku je već bio premašen predviđeni radni vek od 16 sati. Preostala energija je jedino omogućila MASCOT-u da uđe u unapred definisani status 'kraja života' sa prioritetom na prenos podataka i samo minimalne naučne operacije.

MASCOT je morao da izdržava temperaturu u rasponu od +77°C danju do -60°C noću. Misija je trajala duže nego što je očekivano: 17 sati umesto 16. Ili, što je isto, tri Rjugina dana i dve noći. Sonda je uredno slala podatke sve do 19:04 UTC, kada joj je konačno ispražnjena baterija[3]. Tek tada se 'Hajabusa 2' podigla na 20 km visine od asteroida...

5
Mesto sletanja MASCOT-a. Vidi animaciju.

5b    
Levo: Snimak napravljen iz 'Hajabuse 2' u trenutku kada je MASCOT krenuo ka površini. To 'kamenje' dole nije kamenje već stenčuge veličine kuće. Desno: Slika brodske optičke navigacione kamere ONC-W1 načinjena dva minuta posle odbacivanja MASCOT-a prikazuje senku 'Hajabuse' kao i MASCOT i njegovu senku. Neverovatna slika koja je tada stigla sa daljine od puno stotina miliona km.

6
Put u nepoznato je krenuo! Snimak roverove kamere tokom faze sporog spuštanja. Njegova senka se vidi gore desno...

7
Još jedna slika Rjuge pre sletanja na površinu. Zrak svetla je zapravo refleksija od MASCOT-ovih uglačanih metalnih stranica koja osvetljava tamnu površinu asteroida.

Tokom spuštanja i odskoka, MASCam je tokom 6 minuta izvršila snimanje sa niskom kadencom (1 na min.), nakon čega je usledi visoka kadenca (1 na 30 sec.) u trajanju od sledećih 6,5 minuta. MASCam je snimila ukupno 20 slika tokom spuštanja i odskoka, počevši u 01:59:47 UTC (~2,5 min. nakon odvajanja od 'Hajabuse 2'), a završivši u 02:12:27 UTC (~6,5 min. pre smirivanja u SP1). Pored toga, pre, za vreme i nakon sletanja MASCOT-a, jedna od 'Hajabusinih' kamera za optičku navigaciju[4] (ONC, Optical Navigation Cameras) takođe je slikala sve vreme.

Stereo-fotogrametrijska analiza ONC slika korišćena je za određivanje preciznih parametara za orijentaciju prilikom sletanja i rekonstrukciju sletne i odskočne trajektorije. Na osnovu podataka o orijentaciji, zajedno s modelima o distorziji slike pomoću kalibracije zvezda, uz pomoć računara je napravljen digitalni model terena (DTM). Na krupnim slikama ONC-a, lako je bilo uočiti gornji beli poklopac MASCOT-ovog radijatora i/ili njegovu senku. MASCOT je bilo moguće pratiti tokom spuštanja na 7 ONC-ovih slika i na još 10 ONC-ovih slika tokom odskoka.

U 02:03:14 UTC, MASMag je zabeležio prvi kontakt (CP1) s površinom, a ONC slike pokazuju da se to dogodilo sa neosunčane strane jedne velike gromade. Nakon odbijanja od te stene, MASCOT se odbio unazad ~17 metara po površini, pre nego što se umirio u SP1 (Rjugino gravitaciono polje je 66.500 puta slabije nego Zemljino, tako da je MASCOT na asteroidu bio težak manje od 0,15 grama!). DTM je otkrio da je posle odbitka MASCOT konačno završio u jednoj lokalnoj depresiji. U 02:14:04 UTC, ONC kamera je napravila svoju poslednju fotografiju koja prikazuje MASCOT tokom odskakivanja, gotovo dva minuta nakon poslednje slike koju je napravola kamera MASCam. ONC je takođe snimio MASCOT u svom konačnom položaju i potvrdio površinske koordinate 22,31±0,05°S, 317,16±0,05°E, što je omogućilo rekonstrukciju čitavog putanja MASCOT-a od njegovog oslobađanja do konačnog mirovanja.

8
Ceo život malog lendera MASCOT zabeležen je na ovom grafikonu. Sve je bilo gotovo za 3 asteroidna dana i dve noći.

9
Finalni položaj MASCOT-a
.
(A) – Na slici 'Hajabusine' kamere ONC obeleženo je mesto sletanja MASCOT-a. Strelica pokazuje na stenu u koju je udario prilikom sletanja (CP1).
(B) – Uvećanje prikazuje stenu u CP1 (crveni krug) i MASCOT kao malu belu tačku u zelenom krugu (mrug ima prečnik od 4 metra).

10
Poslednja slika koju je snimio rover MASCOT.

11
MASCOT. Na sajtovima često kažu da je imao veličinu tostera...

12
MASCOT-ovo sletanje i putovanje po asteroidu. Putanja je urađena na osnovu podataka sa robota i sa 'Hajabuse' (njena sonda se vidi dole desno). Žuto je putanja pada ka asteroidu, a plavo je projekcija tih tačaka na površini Rjuge. Plava kriva koja ide udesno je putanja po površini.

Samo da kažem da je kao i prilikom lansiranja kontejnera 'MINERVA-II1', 'Hajabusa 2' prišla Rjugi sa Suncem iza 'leđa', a MASCOT se odvojio od glavne letilice brzinom od 5 cm/s sledeći nagnutu putanju kako bi se izbegla bilo kakva mogućnost sudara. Sama zona sletanja je izabrana na takav način da lokalne temperature ne budu previsoke i da se garantuje tečna komunikacija s 'Hajabusom 2' radi prenosa podataka na Zemlju. Očito su izbegnute i regije sa mnogo velikih stena, kao i one koje su već bile rezervisane za 'Hajabusino' prikupljanje uzoraka kako bi se izbegla eventualna kontaminacija.

13
Levo je mehanizam za odbacivanje MASCOT-a, a desno njegov položaj u 'Hajabusi'.

14
Još jedna šema MASCOT-ove misije na površini. Lepo je prikazano kako se po lender nameštao da bi pravilno orijentisao svoje instrumente prema površini.

MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) tehnički jeste bio rover, u smislu da je bio dizajniran za kretanje po površini asteroida, ali spolja je izgledao kao kutija za cipele dimenzija 29,5×27,5×19,5 santimetara. Reč je o projektu DLR-a, Nemačke kosmičke agencije, u kojem je sudelovalo nekoliko evropskih zemalja, posebno francuski CNES. Uprkos svojoj maloj veličini, MASCOT je nosio četiri naučna instrumenta ukupne mase oko 3 kg: kameru 'MASCam' (koju je izradio DLR-ov Institut za planetna istraživanja, zajedno sa nemačkim 'Airbus-DS'), radiometar 'MARA' (DLR), infracrveni spektrometar 'MicrOmega' (ili 'µOmega', francuskog CNES-a) i magnetometar 'MASMag' (Tehničkog univerziteta u Braunšvajgu u Nemačkoj). Kamera je imala vidno polje od 54,8°×54,8°, a linija snimanja joj je bila nagnuta za 22° u odnosu na površinu. Sadržala je CMOS senzor od 1024×1024 piksela i 4×36 monohromatske LED diode za osvetljavanje površine u četiri spektrale dužine. Za divno čudo i van japanske tradicije, rezultati MASCOT-ovih zapažanja pravovremeno su objavljeni u brojnim stručnim časopisima.

15
Delovi lendera MASCOT. Kamera je delila neke delove i elektroniku sa spektrometrom MARA.

Svim naučnim eksperimentima na MASCOT-u rukovodili su naučnici i inženjeri iz DLR-a, francuskog instituta IAS (Institut d’Astrophysique Spatiale) iz Orsija i Tehničkog univerziteta iz Braunšvajga. Sâm rad rovera i sprovođenje eksperimenata kontrolisao je DLR uz podršku CNES-a i uz neprestano konsultovanje sa timom 'Hajabuse 2' u Japanu.

Kontrolni centar za kontakt sa MASCOT-om se nalazio u Nemačkom aeronautičkom centru (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR) u Kelnu.

16
MASCOT
 i njegova kamera MASCam (u gornjem desnom uglu). Dimenzije kamere je 77×96×114 mm a težina 0,403 kg. Normalno, za crno-bele slike, trošila je oko 1,5 W struje, ali za slikanje noću i u boji – 6,5 W.

17
Kamera MASCam
 je bila nemačke proizvodnje.
Uz pomoć f/16 optike, omogućavala je rezoluciju od 150 mikrona/pikselu na razdaljini od 150 mm.

18
Kamera MASCam je mogla da snima i po mraku. Čudo jedno!

19
Vidno polje kamere (žuto) i radiometra MARA.

20
Nemački instrument, multispektralni radiometar MARA, iskorišćen je za merenje površinske temperature Rjuge u visokoj rezoluciji kao i temperaturne razlike tokom punog ciklusa dana i noći na asteroidu. Ukupna masa MARA je bila 240 gr. a trošio je 1,7 W struje

MASCOT je bio mali projekt koji je iza sebe imao vrlo zanimljivu priču. Zvanično, njegovo poreklo datira još iz prošle decenije. U to vreme je nekoliko zemalja Evropske kosmičke agencije (ESA) pokušavalo da izvede misiju uzimanja uzoraka sa obližnjeg asteroida nazvanu 'Marco Polo-R'. Kako bi se povećao naučni učinak misije predloženo je slanje i neke površinske sonde. Predlog su prevodile agencije DLR i CNES na osnovu svojih iskustava u konstruisanju sonde 'Philae' kometne misije 'Rosetta'. U početku je proučavana mogućnost da MASCOT – koji je tada bio skraćenica za 'MArco Polo Surface SCOuT' – ima dizajn sličan kao 'Philae', s kotvama[5] i nogarima za ateriranje. Međutim ovaj dizajn je napušten jer je bio previše složen i konačno je odlučeno da se ne koristi nikakav mehanizmi za sletanje već da se u projekat uključi unutrašnji zamajac kao mehanizam za kretanje po površini, jednostavan dizajn koji je DLR već predlagao Esi 1995. godine.

'Philae' je bila sonda mnogo ambicioznija od MASCOT-a i zahtevala je čvrsto usidrenje na površini uz pomoć svojih bušilica – bitnog elementa misije – ali gledajući uspeh MASCOT-a i ostalih rovera 'Hajabuse 2',ne mogu da se otrgnem od misli da je možda bilo bolje rešenje proučiti kometu 67P s jednom ili više jednostavnijih sondi bez maštovite ali komplikovane (ineproverene!) opreme za sletanje na površinu.

21
Studije različitih konstrukcija MASCOT-a dok je trebalo da bude deo misije 'Marco Polo'.

Sada ne bih ovde govorio o naučnim doprinosima misije MASCOT, ali sam zato u prošlom textu pričao o planu za MASCOT-2 koji se, nažalost, izjalovio. On će sigurno pre ili kasnije poleteti na neki asteroid, jer su agencije JAXA, DLR i CNES u pregovorima da jedan rover sličan MASCOT-u poleti u japanskoj misiiji 'MMX'(Martian Moons eXploration) koja treba da donese uzorke sa Fobosa, većeg Marsovog meseca.

22
Jedna od neverovatnih MASCOT-ovih slika tajanstvenog asteroida na koji čovek nikad neće kročiti. Naučnici su toliko bili zatečeni površinom asteroida kao i mestom sletanja MASCOT-a, da su lokaciju nazvali 'Alisina Zemlja čuda'.

23
Na opšte razočarenje, ovako je izgledala soba kontrole misije MASCOT u Kelnu.


https://youtu.be/uWlIhRDMkAI


https://youtu.be/8qurKTjXbEM


https://youtu.be/w2zCGIiyPLE

 

[1] Već sam objasnio da je 'MINERVA-II1' zapravo kontejner koji je nosio 2 identična rovera: Rover-1A ('Hibou') i Rover-1B ('Owl'). Bio je tu i kontejner 'MINERVA-II-2' koji je sadržavao nešto veći Rover-2.

[2] U zanimljivom textu 'Kako bi bilo da se nalaziš na površini Rjuge', kaže se da je gravitacija na asteroidu možda 0,0002 G! To znači da bi ja tamo bio težak 200 mg... a MASCOT manje od 1 aspirina! Jedan skok i – mogao bih da odletimu kosmos, jer je brzina bega s asteroida samo 30 cm/sec.

[3] Zapravo veza je prekinuta jer je 'Hajabusa' otišla iza horizonta. Kraj trećeg dana i početak treće asteroidne noći dogodio se u 18:29:11.

[4] Japanska sonda nosi teleskopsku optičku frejming navigacionu kameru (ONC-T) sa točkom sa 7 boja, koja radi u spregu sa širokougaonim panhromatskim navigacionim kamerama (ONC-W1 i ONC-W2) i sa dva star trakera. ONC-T je poznata i kao AMICA(Asteroid Multi-band Imaging CAmera). ONC-W1 i ONC-T kamere su montirane na brodskoj palubi okrenutoj ka nadiru (u pravcu –Z ose), i gledaju pravo dole ka površini, dok je kamera W2 postavljena na –X panel i obezbeđuje pogled s boka.

[5] Ko je pratio misiju seća se da je lender 'Philae' imao svrdla na krajevima stajnog trapa da vi se pričvrstio u led kao i dva harpuna koja di se dodatno zabola i pritegla lender za površinu. Uz to, imao je i maju motor na hladan azot koji ga je trebalo da pritisne o tlo da ne bi odskočio i prevrnuo se. Nijedan od 3 sistema nije obavio posao i lender je odleteo u bestraga...

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


 
 leksikon 190


stranica posmatraci2019

CURRENT MOON


tvastronomija18