Hayabusa2 -Hayabusa2

Hayabusa2
Hayabusa2 Ionentriebwerk.jpg
Künstlerische Darstellung von Hayabusa2 beim Abfeuern seiner Ionentriebwerke
Missionstyp Rückkehr der Asteroidenprobe
Operator JAXA
COSPAR-ID 2014-076A Bearbeiten Sie dies bei Wikidata
SATCAT- Nr. 40319
Webseite www .hayabusa2 .jaxa .jp /en /
Missionsdauer 6 Jahre (geplant)
(7 Jahre, 6 Monate und 24 Tage verstrichen)
Eigenschaften von Raumfahrzeugen
Raumfahrzeugtyp Hayabusa
Hersteller NEC
Masse starten 610 kg
Trockenmasse 490 kg
Maße Raumschiffbus : 1 × 1,6 × 1,25 m (3 Fuß 3 Zoll × 5 Fuß 3 Zoll × 4 Fuß 1 Zoll)
Solarpanel : 6 m × 4,23 m (19,7 Fuß × 13,9 Fuß)
Leistung 2,6 kW (bei 1 AE ), 1,4 kW (bei 1,4 AE)
Missionsbeginn
Erscheinungsdatum 3. Dezember 2014,
04:22:04 UTC
Rakete H-IIA 202
Startplatz Raumfahrtzentrum Tanegashima , LA-Y
Auftragnehmer Mitsubishi Heavy Industries
Ende der Mission
Landungsdatum Wiedereintrittskapsel:
5. Dezember 2020 UTC
Landeplatz Woomera, Australien
Vorbeiflug der Erde
Engste Annäherung 3. Dezember 2015
Distanz 3.090 km (1.920 Meilen)
Rendezvous mit (162173) Ryugu
Ankunftsdatum 27. Juni 2018, 09:35 UTC
Abreisedatum 12. November 2019
Probenmasse 5,4 Gramm (einschließlich Gasproben)
(162173) Ryugu- Lander
Landungsdatum 21. Februar 2019
(162173) Ryugu- Lander
Landungsdatum 11. Juli 2019
Vorbeiflug der Erde (Beispielrückgabe)
Engste Annäherung 5. Dezember 2020 UTC
 

Hayabusa2 ( japanisch :はやぶさ2 , „ Wanderfalke 2“) ist eine Mission zur Rückführung von Asteroidenproben , die von der staatlichen japanischen Weltraumbehörde JAXA betrieben wird . Sie ist ein Nachfolger der Hayabusa - Mission, die im Juni 2010 erstmals Asteroidenproben zurückgab. Hayabusa2 wurde am 3. Dezember 2014 gestartet undam 27. Juni 2018 im Weltraum auf den erdnahen Asteroiden 162173 Ryugu eineinhalb Jahren und nahm Proben. Es verließ den Asteroiden im November 2019 und brachte die Proben am 5. Dezember 2020 UTC zur Erde zurück . Seine Mission wurde nun bis mindestens 2031 verlängert, wenn es sich mit dem kleinen, schnell rotierenden Asteroiden 1998 KY 26 treffen wird .

Hayabusa2 trug mehrere wissenschaftliche Nutzlasten für die Fernerkundung und Probennahme sowie vier kleine Rover, um die Asteroidenoberfläche zu untersuchen und den ökologischen und geologischen Kontext der gesammelten Proben zu analysieren.

Missionsübersicht

Hayabusa2- Missionsübersichtsanimation
Animation der Umlaufbahn von Hayabusa2 vom 3. Dezember 2014
  Hayabusa2   162173 Ryugu   Erde   So
sehen Sie ein ausführliches Video einschließlich der erweiterten Mission

Der Asteroid 162173 Ryugu (früher als 1999 JU 3 bezeichnet ) ist ein primitiver kohlenstoffhaltiger erdnaher Asteroid . Es wird angenommen, dass kohlenstoffhaltige Asteroiden die unberührtesten, unberührtesten Materialien im Sonnensystem bewahren , eine Mischung aus Mineralien, Eis und organischen Verbindungen , die miteinander interagieren. Es wird erwartet, dass seine Untersuchung zusätzliches Wissen über den Ursprung und die Entwicklung der inneren Planeten und insbesondere den Ursprung von Wasser und organischen Verbindungen auf der Erde liefert , die alle für den Ursprung des Lebens auf der Erde relevant sind.

Ursprünglich war der Start für den 30. November 2014 geplant, wurde jedoch auf den 3. Dezember 2014 um 04:22:04 UTC (3. Dezember 2014, 13:22:04 Ortszeit) auf einer H-IIA- Trägerrakete verschoben. Hayabusa2 startete zusammen mit der Asteroiden-Raumsonde PROCYON . Die Mission von PROCYON war ein Fehlschlag. Hayabusa2 traf am 27. Juni 2018 in Ryugu ein, wo es den Asteroiden anderthalb Jahre lang untersuchte und Proben sammelte. Es verließ den Asteroiden im November 2019 und brachte die Proben im Dezember 2020 zur Erde zurück.

Im Vergleich zur vorherigen Hayabusa - Mission verfügt das Raumschiff über verbesserte Ionentriebwerke , Leit- und Navigationstechnologie, Antennen und Lageregelungssysteme . Ein kinetischer Penetrator (eine hochexplosive Hohlladung) wurde in die Asteroidenoberfläche geschossen, um unberührtes Probenmaterial freizulegen, das später für die Rückkehr zur Erde gesammelt wurde.

Finanzierung und Geschichte

Nach dem anfänglichen Erfolg von Hayabusa begann JAXA 2007 mit der Untersuchung einer möglichen Nachfolgemission. Im Juli 2009 präsentierte Makoto Yoshikawa von JAXA einen Vorschlag mit dem Titel „Hayabusa Follow-on Asteroid Sample Return Missions“. Im August 2010 erhielt JAXA von der japanischen Regierung die Genehmigung, mit der Entwicklung von Hayabusa2 zu beginnen . Die Kosten des Projekts wurden 2010 auf 16,4 Milliarden Yen ( 150 Millionen US-Dollar ) geschätzt.

Hayabusa2 wurde am 3. Dezember 2014 gestartet, erreichte am 27. Juni 2018 den Asteroiden Ryugu und blieb in einer Entfernung von etwa 20 km stationär, um den Asteroiden zu untersuchen und zu kartieren. In der Woche vom 16. Juli 2018 wurden Befehle zum Ausweichen auf eine niedrigere Schwebeflughöhe gesendet.

Am 21. September 2018 schleuderte die Raumsonde Hayabusa2 die ersten beiden Rover, Rover-1A (HIBOU) und Rover-1B (OWL), aus etwa 55 m (180 ft) Höhe, die unabhängig voneinander auf die Oberfläche des Asteroiden fielen. Sie funktionierten nominell und übermittelten Daten. Der MASCOT-Rover wurde am 3. Oktober 2018 erfolgreich eingesetzt und war wie geplant etwa 16 Stunden lang in Betrieb.

Die erste Probennahme sollte Ende Oktober 2018 beginnen, aber die Rover stießen auf eine Landschaft mit großen und kleinen Felsbrocken, aber ohne Oberflächenboden für Probennahmen. Daher wurde beschlossen, die Probennahmepläne auf 2019 zu verschieben und verschiedene Optionen für die Landung weiter zu prüfen. Die erste Entnahme von Oberflächenproben fand am 21. Februar 2019 statt. Am 5. April 2019 setzte Hayabusa2 einen Impaktor ab, um einen künstlichen Krater auf der Asteroidenoberfläche zu erzeugen. Hayabusa2 versäumte es jedoch zunächst am 14. Mai 2019, spezielle reflektierende Markierungen auf die Oberfläche zu werfen, die für die Führung des Abstiegs- und Probenahmevorgangs erforderlich waren, aber später ließ es am 4. Juni 2019 erfolgreich eine aus einer Höhe von 9 m (30 ft) fallen. Oberflächenprobennahmen fanden am 11. Juli 2019 statt. Die Raumsonde verließ den Asteroiden am 13. November 2019 (mit dem Abflugbefehl, der am 13. November 2019 um 01:05 UTC gesendet wurde). Es lieferte die Proben am 6. Dezember 2020 ( JST ) erfolgreich zurück zur Erde und ließ den Inhalt per Fallschirm in einem speziellen Container an einem Ort in Südaustralien fallen . Die Proben wurden noch am selben Tag für den sicheren Rücktransport zu den JAXA-Labors in Japan entnommen .

Raumfahrzeug

Hayabusa2 Leistung
Antrieb
Anzahl der Triebwerke
4 (einer ist ein Ersatz)
Gesamtschub (Ionenantrieb)
28mN
Spezifischer Impuls ( I sp )
3000 Sekunden
Beschleunigung
49 μm/s 2
Leistung
1250 W
Nasse Masse des Raumfahrzeugs
610 Kilo

Trockenmasse des Ionenmotorsystems
66 kg
Naßmasse des
Ionenmotorsystems
155 kg
Solaranlage
23 kg
Xenon- Treibmittel
66 kg
Treibmittel Hydrazin/MON-3
48 kg
Schub (chemische Treibmittel)
20 N

Das Design von Hayabusa2 basiert auf dem ersten Hayabusa - Raumschiff, mit einigen Verbesserungen. Es hat eine Masse von 610 Kilogramm (1.340 lb) einschließlich Kraftstoff, und elektrische Energie wird von zwei Sätzen von Solaranlagen mit einer Leistung von 2,6 kW bei 1 AU und 1,4 kW bei 1,4 AU erzeugt. Die Energie wird in elf in Reihe montierten 13,2-Ah -Lithium-Ionen-Batterien gespeichert .

Antrieb

Das Raumschiff verfügt über vier solarelektrische Ionentriebwerke für den Antrieb namens μ10, von denen eines ein Backup ist. Diese Motoren verwenden Mikrowellen , um Xenon in Plasma ( Ionen ) umzuwandeln, die durch Anlegen einer Spannung von den Solarmodulen beschleunigt und an der Rückseite des Motors ausgestoßen werden. Der gleichzeitige Betrieb von drei Triebwerken erzeugt Schubkräfte von bis zu 28 mN. Obwohl dieser Schub sehr gering ist, sind die Motoren auch äußerst effizient; Die 66 kg (146 lb) Xenon -Reaktionsmasse können die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs um bis zu 2 km / s ändern.

Das Raumfahrzeug verfügt über vier redundante Reaktionsräder und ein Steuersystem für chemische Reaktionen mit zwölf Triebwerken zur Lagekontrolle (Orientierung) und Umlaufbahnkontrolle am Asteroiden. Die chemischen Triebwerke verwenden Hydrazin und MON-3 mit einer Gesamtmasse von 48 kg (106 lb) chemischem Treibmittel.

Kommunikation

Der Hauptauftragnehmer NEC baute das 590 kg (1.300 lb) schwere Raumschiff, sein Ka-Band- Kommunikationssystem und eine Kamera für mittleres Infrarot . Das Raumfahrzeug hat zwei Richtantennen mit hoher Verstärkung für das X-Band und das K a -Band . Die Bitraten betragen 8 Bit/s bis 32 kBit/s. Die Bodenstationen sind das Usuda Deep Space Center , das Uchinoura Space Center , das NASA Deep Space Network und die Malargüe Station ( ESA ).

Navigation

Das optische Navigationskamera-Teleskop (ONC-T) ist eine teleskopische Framing-Kamera mit sieben Farben zur optischen Navigation des Raumfahrzeugs. Es arbeitet in Synergie mit der optischen Weitfeld-Navigationskamera (ONC-W2) und mit zwei Sterntrackern .

Um zur Probenahme zur Asteroidenoberfläche hinabzusteigen, setzte das Raumschiff eine von fünf Zielmarkierungen in den ausgewählten Landezonen als künstliche Führungsmarkierungen mit hochreflektierendem Außenmaterial frei, die von einem auf dem Raumschiff montierten Blitzlicht erkannt werden. Das Raumfahrzeug verwendete während der Probennahme auch seinen Laser-Altimeter und seine Entfernungsmesser ( LIDAR ) sowie Bodenkontrollpunkt-Navigationssensoren (GCP-NAV).

Wissenschaftliche Nutzlast

Instrumenteninventar von Hayabusa2

Die Hayabusa2- Nutzlast ist mit mehreren wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet:

  • Fernerkundung : Optische Navigationskamera (ONC-T, ONC-W1, ONC-W2), Nahinfrarotkamera (NIR3), Wärmeinfrarotkamera (TIR), Lichterkennung und Entfernungsmessung (LIDAR)
  • Probenahme: Probenahmegerät (SMP), Small Carry-on Impactor (SCI), ausfahrbare Kamera (DCAM3)
  • Vier Rover: Mobile Asteroid Surface Scout (MASCOT), Rover-1A, Rover-1B, Rover-2.

Fernerkundung

Die optischen Navigationskameras (ONCs) wurden für die Raumfahrzeugnavigation während der Asteroidenannäherung und bei Annäherungsoperationen verwendet. Sie bildeten auch die Oberfläche aus der Ferne ab, um nach interplanetarem Staub um den Asteroiden herum zu suchen. ONC-T ist eine Telekamera mit einem Sichtfeld von 6,35° × 6,35° und mehreren optischen Filtern , die in einem Karussell getragen werden. ONC-W1 und ONC-W2 sind panchromatische (485–655 nm) Weitwinkelkameras (65,24° × 65,24°) mit Nadir- bzw. Schrägansicht.

Das Nahinfrarot-Spektrometer (NIRS3) ist ein Spektrograph , der bei einer Wellenlänge von 1,8–3,2 μm arbeitet. NIRS3 wurde zur Analyse der Oberflächenmineralzusammensetzung verwendet.

Der Thermal-Infrared Imager (TIR) ​​ist eine thermische Infrarotkamera , die bei 8–12 μm arbeitet und ein zweidimensionales Mikrobolometer - Array verwendet. Seine räumliche Auflösung beträgt 20 m in 20 km Entfernung oder 5 cm in 50 m Entfernung (70 Fuß bei 12 Meilen oder 2 Zoll bei 160 Fuß). Es wurde verwendet, um Oberflächentemperaturen im Bereich von –40 bis 150 ° C (–40 bis 302 ° F) zu bestimmen.

Das Instrument Light Detection And Ranging ( LIDAR ) maß die Entfernung des Raumfahrzeugs zur Asteroidenoberfläche, indem es das reflektierte Laserlicht maß. Es wurde in einem Höhenbereich zwischen 30 m und 25 km (100 ft und 16 mi) betrieben.

Wenn sich das Raumfahrzeug während der Probenahme näher als 30 m (98 ft) an der Oberfläche befand, wurden die Laser-Entfernungsmesser (LRF-S1, LRF-S3) verwendet, um die Entfernung und die Lage (Orientierung) des Raumfahrzeugs relativ zu messen das Gelände. Das LRF-S2 überwachte das Probenhorn, um das Probenprojektil auszulösen.

LIDAR- und ONC-Daten werden kombiniert, um die detaillierte Topographie (Abmessungen und Form) des Asteroiden zu bestimmen. Die Überwachung eines Funksignals von der Erde ermöglichte die Messung des Gravitationsfeldes des Asteroiden .

Rover

Hayabusa2 beförderte vier kleine Rover, um die Asteroidenoberfläche vor Ort zu erkunden und Kontextinformationen für die zurückgegebenen Proben bereitzustellen. Aufgrund der minimalen Schwerkraft des Asteroiden wurden alle vier Rover so konstruiert, dass sie sich in kurzen Sprüngen bewegen, anstatt normale Räder zu verwenden. Sie wurden zu verschiedenen Zeitpunkten aus einer Höhe von etwa 60 m (200 ft) eingesetzt und fielen unter der schwachen Schwerkraft des Asteroiden frei auf die Oberfläche. Die ersten beiden Rover namens HIBOU (früher Rover-1A) und OWL (früher Rover-1B) landeten am 21. September 2018 auf dem Asteroiden Ryugu. Der dritte Rover namens MASCOT wurde am 3. Oktober 2018 eingesetzt. Seine Mission war erfolgreich. Der vierte Rover, bekannt als Rover-2 oder MINERVA-II-2 , versagte vor der Freigabe vom Orbiter. Es wurde am 2. Oktober 2019 losgelassen, um den Asteroiden zu umkreisen und Gravitationsmessungen durchzuführen, bevor es einige Tage später auf den Asteroiden einschlagen durfte.

MINERVA-II

Das erste Foto von der Oberfläche eines Asteroiden, aufgenommen von HIBOU am 22. September 2018 während eines seiner „Hüpfer“.

MINERVA-II ist ein Nachfolger des von Hayabusa getragenen MINERVA-Landers . Es besteht aus zwei Containern mit 3 Rovern.

MINERVA-II-1 ist ein Container, der am 21. September 2018 zwei Rover, Rover-1A ( HIBOU ) und Rover-1B ( OWL ), aussetzte. Er wurde von JAXA und der Universität Aizu entwickelt . Die Rover sind identisch und haben eine zylindrische Form, einen Durchmesser von 18 cm (7,1 Zoll), eine Höhe von 7 cm (2,8 Zoll) und eine Masse von jeweils 1,1 kg (2,4 lb). Sie bewegen sich, indem sie im niedrigen Gravitationsfeld hüpfen und dabei ein Drehmoment nutzen , das durch rotierende Massen innerhalb der Rover erzeugt wird. Ihre wissenschaftliche Nutzlast ist eine Stereokamera , eine Weitwinkelkamera und Thermometer . Solarzellen und Doppelschichtkondensatoren liefern die elektrische Energie. Die MINERVA-II-1-Rover wurden am 21. September 2018 erfolgreich eingesetzt. Beide Rover arbeiteten erfolgreich auf der Asteroidenoberfläche und sendeten Bilder und Videos von der Oberfläche. Rover-1A war 113 Asteroidentage (36 Erdtage) in Betrieb und lieferte 609 Bilder von der Oberfläche zurück, und Rover-1B war 10 Asteroidentage (3 Erdtage) in Betrieb und lieferte 39 Bilder von der Oberfläche zurück.

Der MINERVA-II-2-Container enthielt den ROVER-2 (manchmal auch als MINERVA-II-2 bezeichnet), der von einem Konsortium von Universitäten unter der Leitung der Tohoku-Universität in Japan entwickelt wurde. Dies war eine achteckige Prismenform mit einem Durchmesser von 15 cm (5,9 Zoll) und einer Höhe von 16 cm (6,3 Zoll) und einer Masse von etwa 1 kg (2,2 lb). Es hatte zwei Kameras, ein Thermometer und einen Beschleunigungsmesser . Es war mit optischen und ultravioletten LEDs ausgestattet , um schwebende Staubpartikel zu beleuchten und zu erkennen. ROVER-2 trug vier Mechanismen, um sich mit kurzen Sprüngen fortzubewegen. Rover-2 hatte vor dem Einsatz vom Orbiter Probleme, wurde aber am 2. Oktober 2019 freigegeben, um den Asteroiden zu umkreisen und Gravitationsmessungen durchzuführen. Es wurde dann einige Tage später, am 8. Oktober 2019, auf die Asteroidenoberfläche gestürzt.

MASKOTTCHEN

MASCOT Lander an der Seite von Hayabusa2 befestigt.

Der Mobile Asteroid Surface Scout ( MASCOT ) wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zusammenarbeit mit der französischen Raumfahrtbehörde CNES entwickelt . Es misst 29,5 cm × 27,5 cm × 19,5 cm (11,6 Zoll × 10,8 Zoll × 7,7 Zoll) und hat eine Masse von 9,6 kg (21 lb). MASCOT trägt vier Instrumente: ein Infrarotspektrometer (MicrOmega), ein Magnetometer (MASMAG), ein Radiometer (MARA) und eine Kamera (MASCAM), die die kleinräumige Struktur, Verteilung und Textur des Regoliths abbildete. Der Rover kann einmal taumeln, um sich für weitere Messungen neu zu positionieren. Es sammelte Daten über die Oberflächenstruktur und mineralogische Zusammensetzung, das thermische Verhalten und die magnetischen Eigenschaften des Asteroiden. Es verfügt über eine nicht wiederaufladbare Batterie, die einen Betrieb von etwa 16 Stunden ermöglicht. Das Infrarot-Radiometer des 2018 gestarteten Mars-Landers InSight basiert auf dem MASCOT-Radiometer.

MASCOT wurde am 3. Oktober 2018 eingesetzt. Es hatte eine erfolgreiche Landung und führte seine Oberflächenmission erfolgreich durch. In den wissenschaftlichen Fachzeitschriften Nature Astronomy and Science wurden zwei Artikel veröffentlicht, die die Ergebnisse von MASCOT beschreiben . Ein Ergebnis der Forschung war, dass Asteroiden vom Typ C aus poröserem Material bestehen als bisher angenommen, was ein Defizit dieses Meteoritentyps erklärt . Meteoriten dieser Art sind zu porös, um den Eintritt in die Atmosphäre des Planeten Erde zu überleben. Eine weitere Erkenntnis war, dass Ryugu aus zwei verschiedenen fast schwarzen Gesteinsarten mit wenig innerem Zusammenhalt besteht, aber kein Staub nachgewiesen wurde. Ein drittes Papier, das die Ergebnisse von MASCOT beschreibt, wurde im Journal of Geophysical Research veröffentlicht und beschreibt die magnetischen Eigenschaften von Ryugu, was zeigt, dass Ryugu kein Magnetfeld im Ausmaß eines Felsbrockens hat.

Von Hayabusa2 bereitgestellte Objekte

Objekt Entwickelt von Masse Maße Leistung Wissenschaftliche Nutzlast Lande- oder Einsatzdatum Status
MINERVA-II-1 Rover:
Rover-1A (HIBOU)
Rover-1B (OWL)
JAXA und Universität von Aizu 1,1 kg (2,4 lb) pro Stück Durchmesser: 18 cm (7,1 Zoll)
Höhe: 7 cm (2,8 Zoll)
Solarplatten Weitwinkelkamera, Stereokamera , Thermometer
21. September 2018
Erfolgreiche Landung. Rover-1A war 36 Tage in Betrieb und Rover-1B war 3 Tage in Betrieb.
Rover-2 (MINERVA-II-2) Tohoku-Universität 1,0 kg Durchmesser: 15 cm (5,9 Zoll)
Höhe: 16 cm (6,3 Zoll)
Solarplatten Zwei Kameras, Thermometer, Beschleunigungsmesser . Optische und ultraviolette LEDs zur Beleuchtung
Veröffentlicht: 2. Oktober 2019, 16:38 UTC
Rover scheiterte vor dem Einsatz, also wurde er in die Umlaufbahn um den Asteroiden entlassen, um Gravitationsmessungen durchzuführen, bevor er einige Tage später einschlug.
MASKOTTCHEN Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt und CNES 9,6 kg 29,5 cm × 27,5 cm × 19,5 cm (11,6 Zoll × 10,8 Zoll × 7,7 Zoll) Nicht wiederaufladbare
Batterie
Kamera, Infrarotspektrometer , Magnetometer , Radiometer
3. Oktober 2018
Erfolgreiche Landung. Batteriebetrieb für mehr als 17 Stunden
Ausfahrbare Kamera 3 (DCAM3)
JAXA
ca. 2 kg Durchmesser: 7,8 cm (3,1 Zoll)
Höhe: 7,8 cm (3,1 Zoll)
Nicht wiederaufladbare Batterie DCAM3-A-Objektiv, DCAM3-D-Objektiv
5. April 2019
Wird eingesetzt, um die Auswirkungen des SCI-Impaktors zu beobachten. Jetzt inaktiv und vermutlich auf den Asteroiden gefallen.
Kleiner Handgepäck-Impaktor (SCI)
JAXA
2,5 kg Durchmesser: 30 cm (12 Zoll)
Höhe: 21,7 cm (8,5 Zoll)
Nicht wiederaufladbare Batterie
Keiner
5. April 2019
Erfolgreich. 40 Minuten nach der Trennung an die Oberfläche geschossen.
Zielmarkierung B
JAXA
300 g 10-cm-Kugel
Keiner
Keiner
25. Oktober 2018
Erfolgreich. Wird für den ersten Touchdown verwendet.
Zielmarkierung A
JAXA
300 g 10-cm-Kugel
Keiner
Keiner
30. Mai 2019
Erfolgreich. Wird für den zweiten Touchdown verwendet.
Zielmarkierung E (Explorer)
JAXA
300 g 10-cm-Kugel
Keiner
Keiner
17. September 2019
Erfolgreich. In die äquatoriale Umlaufbahn eingeschossen und zur Landung bestätigt.
Zielmarkierung C (Sputnik/Спутник)
JAXA
300 g 10-cm-Kugel
Keiner
Keiner
17. September 2019
Erfolgreich. In die polare Umlaufbahn injiziert und zur Landung bestätigt.
Zielmarkierung D
JAXA
300 g 10-cm-Kugel
Keiner
Keiner
Wurde nicht eingesetzt.
Probenrückgabekapsel
JAXA
16 kg Durchmesser: 40 cm Höhe: 20 cm Nicht wiederaufladbare Batterie Probenbehälter, Reentry Flight Environment Measurement Module
5. Dezember 2020 UTC
Erfolgreiche Landung. Alle Teile einschließlich des Probenbehälters wurden gesammelt.

Probenahme

Probenahme Datum
1. Oberflächenbemusterung 21. Februar 2019
Probenahme unter der Oberfläche SCI-Impaktor: 5. April 2019
Zielmarkierung: 5. Juni 2019
Probenahme: 11. Juli 2019
2. Oberflächenbemusterung Optional; wurde nicht gemacht.
Künstlerische Darstellung von Hayabusa beim Sammeln einer Oberflächenprobe.

Der ursprüngliche Plan sah vor, dass das Raumschiff bis zu drei Proben sammelt: 1) Oberflächenmaterial, das Merkmale wasserhaltiger Mineralien aufweist; 2) Oberflächenmaterial mit entweder nicht beobachtbaren oder schwachen Hinweisen auf wässrige Veränderungen; 3) Aushubmaterial unter der Oberfläche.

Die ersten beiden Oberflächenproben sollten Ende Oktober 2018 beginnen, aber die Rover zeigten große und kleine Felsbrocken und eine unzureichende Oberfläche für die Probennahme, sodass das Missionsteam beschloss, die Probennahme auf 2019 zu verschieben und verschiedene verfügbare Optionen zu prüfen. Die erste Oberflächenprobenahme wurde am 22. Februar 2019 abgeschlossen und ergab eine beträchtliche Menge Oberboden, sodass die zweite Oberflächenprobenahme verschoben und schließlich abgebrochen wurde, um die Risiken für die Mission zu verringern.

Die zweite und letzte Probe wurde aus Material entnommen, das durch den kinetischen Impaktor (SCI-Impaktor), der aus einer Entfernung von 300 m (980 ft) geschossen wurde, unter der Oberfläche entfernt wurde. Alle Proben werden in separaten versiegelten Behältern innerhalb der Probenrückgabekapsel (SRC) gelagert.

Oberflächenprobe

Das Abtastgerät von Hayabusa2 basiert auf dem von Hayabusa . Die erste Entnahme von Oberflächenproben wurde am 21. Februar 2019 durchgeführt, die mit dem Abstieg des Raumfahrzeugs begann und sich der Oberfläche des Asteroiden näherte. Als das an der Unterseite von Hayabusa2 befestigte Probenhorn die Oberfläche berührte, wurde ein 5 g (0,18 oz) Tantalprojektil (Geschoss) mit 300 m/s (980 ft/s) in die Oberfläche abgefeuert. Die resultierenden ausgestoßenen Materialien wurden von einem „Fänger“ an der Spitze des Horns gesammelt, den die Auswürfe unter Mikrogravitationsbedingungen aus eigener Kraft erreichten.

Probe unter der Oberfläche

Animation, die den SCI-Einsatz und die anschließende Probenahme aus dem resultierenden Krater veranschaulicht.

Die Probenentnahme unter der Oberfläche erforderte einen Impaktor, um einen Krater zu erzeugen, um Material unter der Oberfläche zu gewinnen, das nicht der Weltraumverwitterung ausgesetzt war . Dies erforderte das Entfernen eines großen Volumens an Oberflächenmaterial mit einem leistungsstarken Impaktor. Zu diesem Zweck setzte Hayabusa2 am 5. April 2019 eine frei fliegende Waffe mit einer „Kugel“ ein, die als Small Carry-on Impactor ( SCI ) bezeichnet wird; Das System enthielt ein 2,5 kg schweres Kupferprojektil , das mit einer explosiven Treibladung auf die Oberfläche geschossen wurde. Nach dem SCI-Einsatz hinterließ Hayabusa2 auch eine einsetzbare Kamera ( DCAM3 ), um den genauen Ort des SCI-Aufpralls zu beobachten und zu kartieren, während der Orbiter auf die andere Seite des Asteroiden manövrierte, um zu vermeiden, dass er von Trümmern des Aufpralls getroffen wurde.

Es wurde erwartet, dass der SCI-Einsatz seismische Erschütterungen des Asteroiden hervorrufen würde, ein Prozess, der als wichtig für die Oberflächenerneuerung kleiner luftloser Körper angesehen wird. Bilder des Raumfahrzeugs nach dem Aufprall zeigten jedoch, dass nur geringe Erschütterungen aufgetreten waren, was darauf hinweist, dass der Asteroid deutlich weniger kohäsiv war als erwartet.

Die Landung und Probenahme von Ryugu am 11. Juli

Ungefähr 40 Minuten nach der Trennung, als sich das Raumfahrzeug in sicherer Entfernung befand, wurde der Impaktor auf die Asteroidenoberfläche abgefeuert, indem eine 4,5 kg (9,9 lb) schwere Hohlladung aus plastifiziertem HMX zur Beschleunigung gezündet wurde. Der Kupferimpaktor wurde aus einer Höhe von etwa 500 m (1.600 ft) auf die Oberfläche geschossen und hob einen Krater mit einem Durchmesser von etwa 10 m (33 ft) aus, wobei unberührtes Material freigelegt wurde. Als nächster Schritt wurde am 4. Juni 2019 eine reflektierende Zielmarkierung im Bereich nahe dem Krater aufgestellt, um die Navigation und den Abstieg zu unterstützen. Die Landung und Bemusterung erfolgte am 11. Juli 2019.

Probenrückgabe

Replik von Hayabusas Probenrückgabekapsel (SRC), die für den Wiedereintritt verwendet wurde. Die Kapsel von Hayabusa2 hat die gleiche Größe, misst 40 cm (16 Zoll) im Durchmesser und verwendet einen Fallschirm zum Aufsetzen.

Das Raumfahrzeug sammelte und lagerte die Proben in separaten versiegelten Behältern innerhalb der Probenrückgabekapsel (SRC), die mit einer Wärmeisolierung ausgestattet ist . Der Behälter hat einen Außendurchmesser von 40 cm (16 Zoll), eine Höhe von 20 cm (7,9 Zoll) und eine Masse von etwa 16 kg (35 lb).

Am Ende der Wissenschaftsphase im November 2019 nutzte Hayabusa2 seine Ionentriebwerke für den Wechsel der Umlaufbahn und die Rückkehr zur Erde. Stunden bevor Hayabusa2 Ende 2020 an der Erde vorbeiflog, setzte es die Kapsel am 5. Dezember 2020 um 05:30 UTC frei. Die Kapsel wurde freigegeben, indem sie sich mit einer Umdrehung pro drei Sekunden drehte. Die Kapsel trat mit 12 km / s (7,5 mi / s) wieder in die Erdatmosphäre ein und setzte einen radarreflektierenden Fallschirm in einer Höhe von etwa 10 km (6,2 mi) ein und warf seinen Hitzeschild aus, während sie eine Position übermittelte Bakensignal. Die Probenkapsel landete auf der Woomera Test Range in Australien . Die Gesamtflugstrecke betrug 5,24 × 10 9  km (35,0 AU). ^

Alle flüchtigen Substanzen werden gesammelt, bevor die verschlossenen Behälter geöffnet werden. Die Proben werden im Extraterrestrial Sample Curation Center von JAXA kuratiert und analysiert , wo internationale Wissenschaftler einen kleinen Teil der Proben anfordern können. Das Raumschiff brachte eine Kapsel mit kohlenstoffreichen Asteroidenfragmenten zurück , von denen Wissenschaftler glauben, dass sie Hinweise auf die uralte Lieferung von Wasser und organischen Molekülen zur Erde liefern könnten.

Einer der Facility-to-Facility-Transfercontainer (FFTC) von Hayabusa2 gab Proben zurück, die JAXA der NASA gegeben hatte

JAXA teilt einen Teil dieser Proben mit der NASA, und im Gegenzug wird die NASA JAXA einen Prozentsatz einer Probe des Asteroiden Bennu zur Verfügung stellen, wenn die Raumsonde OSIRIS-REx der Agentur 2023 vom Weltraumfelsen zur Erde zurückkehrt.

Die NASA erhielt am 30. November von JAXA 23 Millimeter große Körner und 4 Behälter mit noch feinerem Material von Ryugu – 10 Prozent der gesammelten Gesamtmenge.

Missionserweiterung

Animation der Umlaufbahn von Hayabusa2 – erweiterte Mission

Mit der erfolgreichen Rückgabe und Abholung der Probenkapsel am 6. Dezember 2020 ( JST ) wird Hayabusa2 nun seine verbleibenden 30 kg (66 lb) Xenon -Treibmittel (von den anfänglichen 66 kg (146 lb)) verwenden, um seine Lebensdauer zu verlängern und ausfliegen, um neue Ziele zu erkunden. Ab September 2020 wurden ein Vorbeiflug von (98943) 2001 CC 21 im Juli 2026 und ein Rendezvous mit 1998 KY 26 im Juli 2031 für die Missionsverlängerung ausgewählt. Die Beobachtung von 2001 CC 21 findet während eines Hochgeschwindigkeitsvorbeiflugs an einem L-Typ-Asteroiden statt , einem relativ ungewöhnlichen Asteroidentyp. Die fest installierte Kamera von Hayabusa2 wurde nicht für diese Art von Vorbeiflug entwickelt. Das Rendezvous mit 1998 KY 26 wird der erste Besuch eines schnell rotierenden Mikro-Asteroiden mit einer Rotationsdauer von etwa 10 Minuten sein. Zwischen 2021 und 2026 wird die Raumsonde auch Beobachtungen von Exoplaneten durchführen . Eine Option, einen Venus -Vorbeiflug durchzuführen , um eine Begegnung mit 2001 AV 43 vorzubereiten, wurde ebenfalls untersucht.

Ausgewähltes EAEEA-Szenario (Erde → Asteroid → Erde → Erde → Asteroid):

  • Dezember 2020: Start der Erweiterungsmission
  • 2021 bis Juli 2026: Kreuzfahrtbetrieb
  • Juli 2026: Hochgeschwindigkeits- Vorbeiflug des L-Typ-Asteroiden 2001 CC 21
  • Dezember 2027: Vorbeiflug der Erde
  • Juni 2028: Vorbeiflug der zweiten Erde
  • Juli 2031: Zielkörper ( 1998 KY26 ) Rendezvous

Siehe auch

Japanische Nebenkörpersonden

Anmerkungen

Verweise

Externe Links