Hera — космический аппарат, разработанный Европейским космическим агентством для его программы космической безопасности. Его основная цель миссии — изучить двойную астероидную систему Дидим , которая была затронута четырьмя годами ранее космическим аппаратом NASA Double Asteroid Redirection Test (DART), и внести вклад в проверку метода кинетического удара для отклонения околоземного астероида от траектории столкновения с Землей. Он будет измерять размер и морфологию созданного кратера, а также импульс, передаваемый искусственным снарядом, ударяющимся об астероид, что позволит измерить эффективность отклонения, произведенного ударом. Он также проанализирует расширяющееся облако мусора, вызванное ударом. [4]
Космический аппарат был запущен 7 октября 2024 года на борту ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 и будет изучать результаты удара DART спустя четыре года после удара. DART столкнулся с астероидом Диморфос , меньшим из двух объектов, образующих двойной астероид 65803 Didymos , 27 сентября 2022 года. Ракета-носитель B1061 , ранее использовавшаяся для миссии Crew-1 , была израсходована в этом полете. [ не проверено в теле ]
Hera имеет массу 1128 кг (2487 фунтов) и несет полезную нагрузку из камер, высотомера и спектрометра . Он несет два небольших космических аппарата CubeSat , называемых Milani и Juventas .
Hera предназначена для полной характеристики состава и физических свойств двойной астероидной системы, включая, впервые, подповерхностные и внутренние структуры. Она также выполнит технологические демонстрации, связанные с операциями в непосредственной близости от малого тела Солнечной системы , а также с развертыванием и связью с CubeSat в межпланетном пространстве .
AIDA — первая оперативная программа, целью которой является проверка метода отклонения околоземных астероидов. Она была создана в 2013 году совместно учеными при поддержке NASA и ESA. Ее целью является проверка использования устройства типа ударника для отклонения астероида , который может столкнуться с Землей. Эта программа предусматривает запуск к бинарному астероиду 65803 Didymos двух космических аппаратов: ударника DART , разработанного NASA, ответственного за столкновение на высокой скорости с меньшим из двух астероидов, и орбитального аппарата AIM, разработанного ESA, который должен измерить последствия удара. После этапа оценки в двух космических агентствах Европейское космическое агентство в конце 2016 года решило отказаться от разработки AIM из-за отсутствия достаточной финансовой поддержки со стороны государств-членов. NASA, со своей стороны, решило продолжить разработку DART. В этом новом контексте наземные обсерватории были ответственны за то, чтобы частично взять на себя роль AIM. В дальнейшем проект DART будет развиваться за счет включения в него наноспутника LICIACube , выпущенного до столкновения и ответственного за прием и ретрансляцию первых 100 секунд сигнала.
В 2017 году по просьбе нескольких государств-членов Европейского космического агентства ЕКА возобновило исследования замены AIM, в частности, миссии, которая получила название Hera (названной в честь греческой богини брака Геры ). Hera должна выполнить все задачи, возложенные на AIM, которые не могли выполнить наземные обсерватории, используя компоненты AIM в максимально возможной степени. Запуск Hera планировался в октябре 2024 года, чтобы поймать работоспособное выравнивание планет/астероидов и изучить последствия удара DART по Диморфосу , спутнику Дидима, через 4 года после того, как это произошло. Миссия Hera была впоследствии одобрена Советом министров ЕКА в ноябре 2019 года. В сентябре 2020 года Европейское космическое агентство поручило строительство космического корабля консорциуму компаний во главе с OHB в рамках контракта на сумму 129,4 млн евро. Он также формализовал научную команду миссии, состоящую из главного исследователя, научного совета и четырех рабочих групп, охватывающих все аспекты миссии, и научных руководителей инструментов. Миссия перешла к финальным испытаниям в марте 2024 года. [5]
Основная цель миссии Hera — оценить метод кинетического удара для отклонения околоземного объекта , который грозит врезаться в Землю. Этот метод отклонения заключается в изменении траектории астероида путем запуска космического корабля со скоростью несколько километров в секунду. Из всех методов этот является наиболее зрелым, поскольку он опирается на использование доступных и недорогих технологий космических кораблей. Для выполнения этой цели Hera должна определить:
Hera также имеет высокие научные цели. Он должен собрать характеристики двух астероидов: характеристики поверхности, внутреннюю пористость и внутреннюю структуру. В частности, Hera станет первой миссией по измерению подповерхностных и внутренних структур астероида. Для этого он будет использовать низкочастотный радар JuRA на борту CubeSat Juventas (см. ниже). Вся луна, Диморфос, будет нанесена на карту с пространственным разрешением в несколько метров, а окрестности удара — с разрешением в 10 сантиметров. Масса луны Дидима будет оценена с высокой точностью, что позволит напрямую оценить эффективность передачи импульса от удара DART. [6]
Миссия также включает в себя несколько технологических задач. Самая важная из них — создание программного обеспечения наведения, которое, используя данные с нескольких датчиков, позволит реконструировать окружающее пространство и, таким образом, самостоятельно определять безопасную траекторию вокруг астероида.
Hera также должна погрузить два CubeSat, которые будут сброшены после достижения астероида. Эти CubeSat:
Миссия DART , запущенная 24 ноября 2021 года в 06:21 UTC ракетой Falcon 9 с Космической военной базы Ванденберг, достигла двойного астероида 65803 Didymos 26 сентября 2022 года, столкнувшись с его спутником Dimorphos в 23:16 UTC на относительной скорости около 6,6 км/с. [7] Столкновение должно изменить орбитальный период Dimorphos вокруг Didymos, который составляет 11,9 часов, как минимум на 73 секунды, что должно наблюдаться с помощью наземных телескопов.
Hera был запущен 7 октября 2024 года в 14:52 UTC с помощью ракеты Falcon 9, стартовавшей с мыса Канаверал . [8] Космический корабль проведет маневр в дальнем космосе к ноябрю. [9] После гравитационного маневра на Марсе в марте 2025 года, где Hera проведет некоторое время, наблюдая за марсианской луной Деймосом , [10] космический корабль достигнет двойного астероида 65803 Didymos 28 декабря 2026 года, через четыре года после DART, чтобы начать шестимесячное исследование. Hera станет первым, кто совершит рандеву с двойным астероидом. После того, как он приблизится к двойному астероиду, последуют пять этапов:
Основная шина Hera имеет коробчатую форму, основанную на центральной трубе и адаптерном конусе 1,6 × 1,6 × 1,7 метра. Два крыла солнечных панелей простираются с противоположных сторон, а на одной из сторон установлена тарелочная антенна с высоким коэффициентом усиления. Общая стартовая масса космического корабля составляет приблизительно 1214 кг, сухая масса — 696 кг. Развернутые размеры космического корабля составляют 2,2 × 11,4 × 2,2 метра. Площадь солнечных панелей составляет около 13 квадратных метров. Космический корабль будет потреблять 712 Вт на номинальном расстоянии 2,4 а.е. Двухкомпонентный химический двигатель используется для 16 двигателей управления орбитой и 6 двигателей управления реакцией, все двигатели 10-N. Общая доступная дельта-V составляет около 1300 м/с. Связь с землей осуществляется в X-диапазоне (~8,4 ГГц) с двумя антеннами с низким коэффициентом усиления в дополнение к тарелке с высоким коэффициентом усиления. S-диапазон связи (~2,2 ГГц) с использованием патч-антенн будет использоваться для связи с двумя CubeSat, названными Juventas и Milani , с дальностью действия 60 км. Ориентация космического корабля поддерживается 4 реактивными колесами , гироскопами , с использованием звездных трекеров и солнечных датчиков, а также двумя камерами кадрирования астероидов (AFC). Управление ориентацией осуществляется с помощью планетарного высотомера (PALT). [12]
Основными инструментами Hera являются две камеры AFC (Asteroid Framing Cameras), разработанные компанией JenaOptronik. Идентичные и избыточные, они имеют панхроматический датчик FaintStar 1020 x 1020 пикселей с телеобъективом. Поле зрения составляет 5,5 x 5,5 градусов, а пространственное разрешение достигает одного метра на расстоянии 10 километров. Эти камеры должны предоставить физические характеристики поверхности астероидов Didymos и Dimorphos, а также кратера, созданного DART, и зоны посадки Juventas. [ необходима цитата ]
HyperScout-H — это гиперспектральный формирователь изображений, который должен обеспечивать изображения в спектральном диапазоне от 665 до 975 нм (видимый и ближний инфракрасный). Прибор делает свои наблюдения в 25 различных спектральных диапазонах. Он разработан компанией Cosine Remote Sensing . Это специальная версия, разработанная для Hera , отличающаяся от стандартного HyperScout. [ необходима цитата ]
PALT — это микролидарный планетарный высотомер, использующий лазер, излучающий инфракрасный световой луч на 1,5 микрона. Его траектория на земле составляет 1 метр на высоте 1 километр (1 миллирадиан ). Точность измерения высоты составляет 0,5 метра. Его частота составляет 10 Герц . [ требуется ссылка ]
TIRI — это тепловизионный инфракрасный тепловизор, предоставленный JAXA , японским космическим агентством. Наблюдаемый спектральный диапазон составляет от 7 до 14 микрон, и он имеет 6 фильтров. Его визуальный диапазон составляет 13,3 x 10,6°. Пространственное разрешение составляет 2,3 метра на расстоянии 10 километров. [ необходима цитата ]
Масса двух астероидов, составляющих двойную систему, характеристики их гравитационного поля, скорость их вращения и их орбиты будут измеряться с использованием радиоволновых возмущений, вызванных эффектом Доплера . Измерения относятся к радиообмену между Hera и наземными станциями, а также между Hera и CubeSats. Из-за низкой орбиты, по которой будут вращаться CubeSats, эти последние измерения имеют решающее значение для определения гравитации Didymos. [ необходима цитата ]
Два наноспутника типа CubeSat , названные Milani и Juventas, транспортируются Hera и выпускаются перед прибытием в астероидную систему 65803 Didymos . Они отвечают за проведение исследований, которые дополняют исследования их корабля-носителя.
Оба CubeSat построены на схожей платформе. Это 6U-XL CubeSat с массой (включая топливо) около 12 килограммов. Они стабилизированы по 3 осям и имеют двигательную установку на холодном газе. Они общаются с материнским кораблем в S-диапазоне. Эффект Доплера , влияющий на радиосвязь, используется для измерения характеристик гравитационного поля двойной системы. Они имеют камеру видимого света и звездные трекеры , которые используются для определения динамических изменений Didymos. Наконец, два CubeSat оснащены акселерометрами , которые будут использоваться для определения свойств поверхности Dimorphos, если CubeSat приземлятся на его поверхность, как и планировалось, в конце своей миссии. Juventas разработан GomSpace, а Milani произведен Tyvak International .
CubeSat Milani (названный в честь Андреа Милани ) призван делать снимки и измерять характеристики возможно присутствующей пыли. Он должен составить карту двух астероидов, образующих двойной астероид 65803 Didymos, охарактеризовать их поверхность, оценить последствия удара DART, внести вклад в измерения гравитационного поля астероидов и определить характеристики пылевых облаков, возможно расположенных вокруг астероидов.
Для достижения этих целей он оснащен двумя инструментами:
Цель Ювентаса — определить геофизические характеристики Диморфоса. Зонд должен составить карту его гравитационного поля и определить его внутреннюю структуру, а также характеристики его поверхности.
Для достижения этих целей он оснащен следующими инструментами: