Datoranimering av Don Quijote och dess asteroidmål. Bildkredit: ESA. Klicka för att förstora.
Baserat på rekommendationerna från asteroidexperter har ESA valt två mål-asteroider för sitt Near-Earth Object-avböjningsuppdrag, Don Quijote.
Don Quijote är ett asteroidavböjande uppdrag som för närvarande studeras av ESA: s Advanced Concepts Team (ACT). Tidigare i år levererade NEO Mission Advisory Panel (NEOMAP), bestående av välkända experter på området, en ESA-rapport om målval för Europas framtida asteroidminskningsuppdrag, som identifierar relevanta kriterier för att välja ett mål och plocka upp två objekt som uppfyller de flesta av dessa kriterier. Asteroiderna? tillfälliga beteckningar är 2002 AT4 och 1989 ML.
Med denna insats och stöd från ESA: s experter för samtidiga konstruktionsanläggningar (CDF) har Advanced Concepts Team nu genomfört en omfattande utvärdering av lämpliga uppdragsarkitekturer, lanseringsstrategier, alternativ för framdrivningssystem och experiment.
Det nuvarande scenariot förutser två rymdskepp i separata interplanetära banor. Det ena rymdskeppet (Hidalgo) kommer att påverka en asteroid, den andra (Sancho) kommer tidigare fram till mål-asteroiden, rendezvous och kretsar runt asteroiden i flera månader och observerar den före och efter påverkan för att upptäcka förändringar i dess bana.
Industriella studier börjar nu börja; Det kommer till europeiska experter att föreslå alternativa lösningar för utformningen av NEO: s föregångsuppdrag till låg kostnad. Detta kommer att vara det första steget mot utvecklingen av ett sätt att hantera asteroidpåverkan? en av få naturkatastrofer som vår teknik kan förhindra.
En nära miss?
Medan världens ögon var på den asiatiska tsunamin förra julen, såg en grupp forskare obehagligt på en annan potentiell naturkatastrof? hotet om en asteroidpåverkan.
Den 19 december 2004 observerades MN4, en asteroid på cirka 400 m, förlorad sedan upptäckten sex månader tidigare, och dess bana beräknades. Det blev omedelbart klart att chansen att den kunde träffa jorden under ett nära möte 2029 var ovanligt hög. När dagarna gick minskade inte sannolikheten och asteroiden blev ökänd för att överträffa alla tidigare poster i Torino- och Palermo-riskskalorna - skalor som mäter risken för en asteroidpåverkan precis som Richter-skalan kvantifierar storleken på en jordbävning.
Först efter att tidigare observationer av föremålet hittades och en mer exakt bana beräknades blev det klart att det inte skulle påverka jorden? åtminstone inte 2029. Påverkan på senare datum, även om det är osannolikt, har inte uteslutits helt. Det är oerhört svårt att säga vad som kommer att hända om vi inte hittar ett bättre sätt att spåra denna eller andra NEO och vid behov vidta åtgärder för att hantera dem.
De flesta världsexperter är överens om att denna kapacitet nu är inom räckhåll. Ett uppdrag som ESA: s Don Quijote skulle kunna ge ett sätt att bedöma en hotande NEO och vidta konkreta åtgärder för att avleda den bort från jorden.
Men varje bra prestanda behöver repeteras och för att vara redo för ett sådant hot bör vi testa vår hårdvara på en ofarlig asteroid först. Don Quijote skulle vara det första uppdraget att göra ett sådant försök. Den stora frågan var: vilken asteroid och hur ska den vara?
Letar du efter det perfekta målet
NEO-befolkningen innehåller en förvirrande mängd föremål, och det är ingen trivial uppgift att avgöra vilka fysiska parametrar som är mest relevanta för avväganden. Men NEOMAP-experterna tog på sig utmaningen och i februari 2005 gav ESA sina rekommendationer om asteroidvalskriterierna för ESA: s repetition för avböjning.
Folk kanske undrar om att utföra ett avböjningstest, som det som planeras för Don Quijote, utgör någon risk för vår planet. Tänk om saker och ting går fel? Kan vi skapa ett problem snarare än att lära oss att undvika ett?
Experter över hela världen säger att svaret är nej. Till och med en mycket dramatisk påverkan av ett tungt rymdskepp på en liten asteroid skulle bara resultera i en mindre ändring av objektets omloppsbana. I själva verket skulle förändringen vara så liten att Don Quijote-uppdraget kräver två rymdfarkoster? en för att övervaka effekterna av den andra. Det andra rymdskeppet mäter den subtila variationen av objektets omloppsparametrar som inte skulle märkas från Jorden.
Målobjekt kan också väljas så att alla möjliga problem helt undviks genom att undersöka hur avståndet mellan asteroiden och jordens banor förändras med tiden. Om mål asteroiden inte är en "Earth crosser", som är fallet med NEOs i "Amor" klass (som har banor med periheljonavstånd som är mer än 1 AU), att testa en avböjningsmanöver utgör ingen risk för jorden.
Andra överväganden relaterade till mål-asteroidens bana är också viktiga, särskilt förändringen av omloppshastigheten som krävs av rymdskeppet för att "fånga upp"? med mål-asteroiden? det så kallade? delta V ?. Detta bör vara tillräckligt litet för att minimera den erforderliga mängden rymdfarkoster och möjliggöra användning av billigare utskjutare, men tillräckligt hög för att tillåta att samma rymdskepp används med ett antal möjliga mål.
Krav på navigations- och avböjningsmätningar sätter vissa tunga begränsningar för målsättningen. Form, densitet och storlek är alla viktiga faktorer, men är ofta dåligt kända. Ett rymdskepp som kretsar runt en asteroid måste veta om objektets gravitationfält för att navigera. "Importrumsfartyg"? måste känna till masscentrumets position för att definiera den punkt den siktar för.
Asteroider finns i alla slags smaker, men när det gäller sammansättningen dominerar två huvudtyper. Vår fortfarande rudimentära kunskap om överflödet av asteroider av olika typer i asteroidpopulationen nära jorden indikerar att nästa farliga asteroid är mer troligt att vara en "C-typ", än en "S-typ". C-typer har mörka ytor med en kolhaltig spektral signatur, medan S-typer har ljusare ytor, deras spektra matchar nära silikaternas. Ytegenskaperna hos målassteroiden - och i synnerhet den procentandel av ljus som den reflekterar - är en avgörande faktor i den slutliga fasen av kollisionens rymdskeppsnavigering. Ju ljusare det ser ut, desto lättare är det att sikta på. Men för en repetition bör målet inte vara för lätt.
ESA har valt asteroider 2002 AT4 och (10302) 1989 ML som uppdragsmål eftersom de representerar bästa kompromiss bland alla (ibland motstridiga) urvalskriterier. Ett beslut om vilken av de två som kommer att bli slutdestinationen för både Sancho och Hidalgo rymdskepp kommer att fattas 2007.
Don Quijote? riddaren kommer igen
Fasen med interna studier om Don Quijote-uppdraget är nu över, och det är dags för rymdindustrin att föreslå lämpliga designlösningar. ESA har gjort en öppen inbjudan till europeiska rymdföretag att lämna förslag på möjliga mönster. Valet av de mest lovande kommer att ske mot slutet av året. I början av 2006 bör två team börja arbeta med sina tolkningar av detta tekniska demonstrationsuppdrag. Ett år senare, när resultaten är tillgängliga, kommer ESA att välja den slutliga designen som ska implementeras, och sedan kommer Don Quijote att vara redo att ta på sig en asteroid!
Ytterligare anmärkningar
Don Quijote är ett NEO-avböjningstestuppdrag baserat helt på konventionella rymdskeppstekniker. Det skulle bestå av två rymdskepp - ett av dem (Hidalgo) som påverkar en asteroid med en mycket hög relativ hastighet medan ett andra (Sancho) skulle anlända tidigare vid samma asteroid och förbli i dess närhet före och efter påverkan för att mäta variationen på asteroidens omloppsparametrar, liksom för att studera objektet.
Asteroid 2004 MN har nu fått en officiell beteckning, (99942) Apophis. Nya observationer med Doppler-radar med Arecibo-radioteleskop i Puerto Rico har minskat påverkans sannolikheten under framtida möten till mycket små nivåer, även om de inte helt har uteslutit en jordpåverkan. År 2029 kommer asteroiden att ha den närmaste tillvägagångssätt som någonsin har bevittnats för ett objekt av denna storlek, svängande av jorden på ett avstånd av cirka 32 000 kilometer. Banan kommer att ligga väl inom den geosynkrona banan som används av de flesta telekommunikations- och vädersatelliter, och objektet kommer att vara synligt för blotta ögat. Ytterligare radarmätningar förväntas under 2013.
Originalkälla: ESA News Release
