Misija Hayabusa2

U toku je nova misija Japanske svemirske agencije koja istražuje potencijalno opasne asteroide bliske Zemlji

Sticanje novih znanja o svetu oko nas je često jedini način da naučimo nešto novo o sebi. Analogno tome, izučavanjem Sunčevog sistema naučnici proveravaju hipoteze i stiču znanja o Zemlji. Veoma bitan deo ovog istraživanja odnosi se na proučavanje asteroida, kako onih u glavnom asteroidnom pojasu između Marsa i Jupitera, tako i onih sa drugačijim putanjama. Prilikom planiranja misija u svemiru dve najbitnije stavke su lansiranje (poželjne su što manje i lakše sonde) i prevaljivanje velikih udaljenosti do cilja koji je predmet istraživanja. Zbog toga su naučnicima pogotovo interesantni asteroidi bliski Zemlji koji se na svojoj se ustaljenoj putanji kroz Sunčev sistem u redovnim intervalima približavaju našoj planeti. Ovi objekti su dodatno zanimljivi i zbog toga što imaju relativno kratak životni vek od „samo” nekoliko miliona godina, tako da njihovim proučavanjem gledamo u blisku, a ne daleku prošlost sistema našeg Sunca, koja se meri milijardama godina. Takođe, približavanje nekog nebeskog tela Zemlji nije bez opasnosti, pa je uvek dobro biti naoružan tačnim podacima o sastavu i putanji asteroida kako bi se izbegli ili sprečili kobni sudari.

Hayabusa

Početkom prošle decenije, Japanska svemirska agencija (JAXA) napravila je odvažan plan za misiju čiji je glavni cilj bio da uradi nešto što nijedan projekat za istraživanje svemira nije obavio do tada – da donese na Zemlju uzorak materijala sa površine asteroida. Svemirska sonda MUSES-C (Mu Space Engineering Spacecraft C) lansirana je u maju 2003. godine, da bi nedugo po lansiranju bila preimenovana u Hayabusa, što je japanski naziv za sivog sokola. Cilj misije bio je asteroid 25143 Itokawa, potencijalno opasan asteroid blizak Zemlji iz grupe Apolo, objekat tipa S (sastav sličan kamenu) prečnika 350 metara. Sredinom septembra 2005. godine, Hayabusa je stigao do Itokawe (postavivši rekord za rad jonskih potisnika) i započeo proučavanje oblika, topografije, rotacije, sastava, gustine i istorije asteroida. Sredinom novembra, kada je trebalo da započne detaljno proučavanje površine, usledio je niz problema.

Na sondi Hayabusa se nalazio mini-lender MINERVA (Mini-Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid) čije lansiranje sa sonde nije bilo uspešno, pa lender nije stigao do površine asteroida. Sama sonda nije bila dizajnirana za sletanje na asteroid, već je bilo planirano da u niskom letu hvataljkom okrzne površinu i uzme uzorak koji će biti vraćen na Zemlju. Neplanirano, zbog prekida u komunikaciji, manevar za uzimanje uzorka nije obavljen uspešno. Ipak, pošto je Hayabusa bio u kontaktu sa asteroidom duže od 30 minuta, kapsula za uzimanje uzorka je zapečaćena u nadi da je u njoj zarobljeno dovoljno čestica sa površine. Problemi su nastavili da muče Hayabusu tokom povratka ka Zemlji. Kvarovi na potisnicima su doveli do izmene kursa i gubitka goriva, a nastavili su se i neplanirani ispadi u komunikaciji. Ipak, sonda je uspešno usmerena ka Zemlji i 13. juna 2010. godine kapsula je aterirala u blizini Vumere, u Južnoj Australiji. U jednoj od dve komore kapsule za uzorke nalazilo se oko 1500 čestica prašine sa Itokawe (ukupne mase ispod jednog grama) koje su analizirane tokom sledeće dve godine. Finalni zaključak analize navodi da je sastav asteroida u skladu sa materijalom koji se sreće u meteoritima, kao i da je velika verovatnoća da je Itokawa nastao tokom poslednjih 8 miliona godina lomljenjem većeg asteroida.

Hayabusa2

Iako u prvoj misiji Hayabusa nije sve bilo idealno, sonda je ipak uspela da obavi najveći deo svojih zadataka. Tako je u JAXA još 2007. godine (dok se prva sonda polako i problematično vraćala ka Zemlji) započelo planiranje nove, kompleksnije i ambicioznije misije – Hayabusa2. Za cilj nove misije izabran je još jedan potencijalno opasan asteroid blizak Zemlji iz grupe Apolo – 162173 Ryugu – tamni objekat tipa Cg (sačinjen uglavnom od ugljenika), prečnika nešto ispod jednog kilometra. Ovaj asteroid je odabran zbog toga što upravo na površini ugljeničnih asteroida može da se pronađe mešavina leda, minerala i organskih jedinjenja, pa detaljna analiza može da ponudi nova saznanja u vezi sa poreklom vode i organskih molekula na površini Zemlje.

Dizajn nove sonde predstavlja evoluciju rešenja primenjenih kod originalnog Hayabuse sa višestrukim redundantnim sistemima, kako bi se obezbedio nastavak funkcionisanja u slučaju otkaza. Sonda je teška 610 kilograma (prva sonda je bila teška 380 kg) i više od polovine te mase čine četiri jonska motora, gorivo, dva solarna panela i jedanaest litijum-jonskih baterija ukupnog kapaciteta 13,2 amperčasova. Komunikacija se obavlja preko dve direkcione antene koje omogućavaju brzinu transfera podataka od 8 do 32 kilobita u sekundi. Sem toga, tu su tri osnovne grupe mernih instrumenata. Za daljinsko merenje koristi tri kamere koje snimaju u vidljivom spektru, dve infracrvene i lidar. Oprema za blisko ispitivanje obuhvata „rog” za uzimanje uzorka, impaktor (bakrena kugla od 2 kilograma koja će napraviti mali krater da bi se zavirilo ispod površine) i kameru koja se odvaja od sonde. Na kraju, tu su čak četiri rovera koji su „spakovani” u tri MINERVA-II kontejnera.

U kontejneru MINERVA-II-1 nalaze se dva identična rovera sa oznakama Rover-1A i Rover-1B koji su delo inženjera iz JAXA i stručnjaka sa Univerziteta u Aizuu. U pitanju su mali cilindrični objekti, prečnika 18 i visine 7 centimetara, koji su sa svih strana oblepljeni solarnim panelima. Od mernih uređaja, ovi roveri nose širokougaonu kameru, stereo-kameru i termometre, a najveći deo njihove mase od 1,1 kilograma čini specifičan sistem za kretanje. Naime, roveri nemaju točkove, nego su dizajnirani tako da se kreću skakutanjem po površini asteroida, zahvaljujući obrtnom momentu tega koji se ubrzava. Pošto je gravitaciono polje asteroida Ryugu veoma slabo, kretanje ovih malih rovera obavlja se u sekvencama skokova koje traju do 15 sekundi i kojima mogu da se pređu razdaljine do 50 metara.

U kontejner MINERVA-II-2 smešten je ROVER-2, osmougaona prizma teška jedan kilogram, prečnika 15 i visine 16 centimetara, takođe sa solarnim napajanjem i četiri manja podsistema za skakanje. Ovaj rover nosi dve kamere, akcelerometar i termometar, kao i diode za osvetljavanje okoline (u vidljivom i UV spektru) koje olakšavaju snimanje čestica prašine koje lebde oko rovera. Za dizajn ovog rovera odgovorna je grupa univerziteta koju predvode stručnjaci sa Univerziteta u Tohokuu.

Četvrti rover koji nosi Hayabusa2 je MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), nastao u saradnji nemačke i francuske svemirske agencije (DLR i CNES). U telo dimenzija 29,5 × 27,5 × 19,5 cm i težine 9,6 kg smeštena su četiri uređaja: infracrveni spektrometar, magnetometar, radiometar i kamera. MASCOT je dizajniran za veoma ograničen radni vek od samo 16 sati, tako da nema sistem za punjenje interne baterije, a sistem za kretanje omogućuje mu samo jedan snažni skok.

Hayabusa2 je lansiran raketom tipa H-IIA 3. decembra 2014. Početkom januara ove godine započela je korekcija kursa sonde pomoću jonskih motora, koja je okončana početkom juna kada je Hayabusa2 došao na 3100 kilometara od asteroida 162173 Ryugu. Dana 27. juna ove godine, Hayabusa2 je stigao na 20 kilometara iznad površine Ryugua i započeo sa planiranim snimanjem i postepenim približavanjem asteroidu. Do kraja jula sonda je prišla na pet kilometara Ryuguu, u avgustu se ta udaljenost smanjila na manje od kilometra, da bi 21. septembra, sa samo 55 metara od asteroida, bio otpušten kontejner MINERVA-II-1. Rover-1A i Rover-1B su se po planu spustili na površinu asteroida i započeli sa radom kao što je planirano. Ipak, zbog toga što Ryugu rotira oko svoje ose svakih 7,5 sati, nije moguća konstantna komunikacija sa roverima, ali se nakon svake pauze i dalje redovno javljaju i nastavljaju sa radom. Trećeg oktobra lansiran je rover MASCOT, sletanje na Ryugu sa udaljenosti od 51 metra trajalo je šest minuta, ali površina nije bila ravna pa se rover okrenuo „na leđa”. Tako je prva operacija bilo uspravljanje u radni položaj mehaničkom ručicom dizajniranom sa baš tom namenom. MASCOT je radio na površini Ryugua, radio nešto više od 17 sati, u skladu sa onim što je bilo planirano. Na osnovu sletanja otkriveno je da površina asteroida nije čvrsta kao kod kamenih objekata, ali ni meka kao što je slučaj kod kometa. Sem toga, iako je gravitaciono polje Ryugua oko 66.000 puta slabije od Zemljinog, MASCOT je tokom svoje „skokovite” sekvence kretanja prešao značajno manju udaljenost nego što je očekivano na osnovu simulacija. Tokom rada, MASCOT je poslao 66 detaljnih fotografija koje pokazuju mnogo dinamičniju površinu od očekivane. Te fotografije, kao i ostala obavljena merenja, biće predmet pažljive analize u mesecima koji su pred nama.

Na programu

Dok čitate ove redove, Hayabusa2 bi trebalo da je obavio još jedan bitan manevar – prvo od tri planirana uzimanja uzorka površine asteroida. Sam manevar podrazumeva spuštanje sonde tako da se rog za uzimanje uzorka nalazi neposredno iznad površine Ryugua. U tom trenutku sonda ispaljuje kuglicu od tantala (metak težak 5 grama) brzinom od 300 metara u sekundi, a rog uvlači čestice koje su izbačene iz tla asteroida usled udara projektila.

Nakon uzimanja ovog uzorka, sonda Hayabusa2 vratiće se na sigurnu udaljenost od 10 kilometara od asteroida jer sledi period tišine usled solarne konjunkcije – tokom novembra i decembra Sunce će se nalaziti između Ryugua i Zemlje, pa neće biti moguća direktna komunikacija sa sondom. U januaru, nakon obnove komunikacije, Hayabusa2 će ponovo prići asteroidu i nastaviti sa snimanjem. Drugi manevar uzimanja uzorka sa površine se planira za februar, a treći za april 2019. godine. Nakon toga, tokom jula biće lansiran kontejner MINERVA-II-2, odnosno ROVER-2 bi trebalo da se spusti na površinu asteroida i započne sa svojim radom. Do novembra 2019. godine Hayabusa2 će ostati u neposrednoj blizini Ryugua kako bi prenosila podatke koje prikupljaju roveri na površini asteroida. Tada će započeti povratak ka Zemlji, koji bi trebalo da se okonča u decembru 2020. godine, nakon 5,24 milijarde prevaljenih kilometara, kada će sonda otpustiti kapsulu sa uzorcima, a ona će nastaviti svoje putovanje u bespućima svemira.

• • •

Dosadašnje misije istraživanja svemira naučile su nas da se ništa ne baca, da se prilike ne propuštaju i da se svaki uređaj koristi do maksimuma. Tako će Hayabusa2, nakon što obavi svoju primarnu misiju i dostavi uzorak na Zemlju, pokušati da sa preostalim gorivom dođe do što više potencijalnih meta za proučavanje, kao što je asteroid 2001 WR1 (172034) pored kog bi sonda trebalo da prođe u junu 2023. godine.

Upoznavanje sa bliskim i potencijalno opasnim objektima se nastavlja ovog decembra. Tada će sonda OSIRIS-REx ući u orbitu asteroida 101955 Bennu, takođe sa misijom da ga prouči i vrati uzorak na Zemlju. Podaci koje dobijamo izučavanjem asteroida značajni su na više načina. Očigledna je naučna strana priče i upotpunjavanje shvatanja o razvoju Sunčevog sistema, a tu je i budućnost rudarenja retkih i vrednih elemenata. Najbitniji je ipak bezbednosni značaj jer tačnije predviđanje kretanja asteroida znači lakše sprečavanje njihovih sudara sa Zemljom.

Dragan KOSOVAC