Computeranimation af Don Quijote og dets asteroidemål. Billedkredit: ESA. Klik for at forstørre.
Baseret på henstillingerne fra asteroideeksperter har ESA valgt to målstersteroider til sin nær-jordobjekt-afbøjningsmission, Don Quijote.
Don Quijote er en asteroide-afbøjende mission, der i øjeblikket studeres af ESAs Advanced Concepts Team (ACT). Tidligere i år leverede NEO Mission Advisory Panel (NEOMAP), bestående af velkendte eksperter på området, til ESA en måludvalgsrapport for Europas fremtidige asteroideafbrydende missioner, idet de identificerer de relevante kriterier for valg af et mål og opsamling af to genstande, der opfylder de fleste af disse kriterier. Asteroiderne? midlertidige betegnelser er 2002 AT4 og 1989 ML.
Med dette input og støtte fra ESAs eksperter i Concurrent Design Facility (CDF) har Advanced Concepts-teamet nu afsluttet en omfattende vurdering af passende missionsarkitekturer, lanceringsstrategier, muligheder for fremdrivningssystemer og eksperimenter.
I det aktuelle scenarie er der to rumfartøjer i separate interplanetære baner. Det ene rumfartøj (Hidalgo) vil påvirke en asteroide, det andet (Sancho) kommer tidligere til målsteroiden, rendezvous og kredser om asteroiden i flere måneder, og observerer det før og efter anslaget for at opdage ændringer i dets bane.
Industrielle undersøgelser er nu ved at starte; Det vil være op til europæiske eksperter at foreslå alternative løsninger til design af NEO-forløbermissionen til lave omkostninger. Dette vil være det første skridt hen imod udvikling af et middel til at tackle asteroide påvirkninger? en af de få naturkatastrofer, som vores teknologi kan forhindre.
En næsten miss?
Mens verdens øjne var på den asiatiske tsunami sidste jul, så en gruppe forskere uroligt for en anden potentiel naturkatastrofe? truslen om en asteroide påvirkning.
Den 19. december 2004 blev MN4, en asteroide på ca. 400 m, tabt siden opdagelsen seks måneder tidligere, observeret igen, og dens bane blev beregnet. Det blev straks klart, at chancerne for, at den kunne ramme Jorden under et tæt møde i 2029, var usædvanligt høje. Efterhånden som dagene gik faldt sandsynligheden ikke, og asteroiden blev berygtet for at overgå alle tidligere poster i Torino- og Palermo-påvirkningsrisikovægten - skalaer, der måler risikoen for en asteroidpåvirkning, ligesom Richter-skalaen kvantificerer størrelsen på et jordskælv.
Først efter at tidligere observationer af objektet blev fundet og en mere nøjagtig bane blev beregnet, blev det klart, at det ikke ville påvirke Jorden? i det mindste ikke i 2029. Konsekvenser på senere datoer, selvom det er usandsynlige, er ikke blevet udelukket fuldstændigt. Det er ekstremt vanskeligt at fortælle, hvad der vil ske, medmindre vi finder en bedre måde at spore denne eller andre NEO'er på og om nødvendigt tage skridt til at tackle dem.
De fleste verdenseksperter er enige om, at denne kapacitet nu er inden for vores rækkevidde. En mission som ESAs Don Quijote kunne give et middel til at vurdere en truende NEO og tage konkrete skridt for at aflede den væk fra Jorden.
Men enhver god forestilling skal øves, og for at være klar til en sådan trussel, bør vi først prøve vores hardware på en ufarlig asteroide. Don Quijote ville være den første mission, der gjorde et sådant forsøg. Det store spørgsmål var: hvilken asteroide og hvordan skulle den være?
På udkig efter det perfekte mål
NEO-populationen indeholder en forvirrende række objekter, og det er ingen triviel opgave at beslutte, hvilke fysiske parametre der er mest relevante for afbødende hensyn. Men NEOMAP-eksperterne tog på udfordringen, og i februar 2005 gav ESA deres henstillinger om asteroideudvælgelseskriterierne for ESAs afbøjningsprøve.
Folk kan måske spekulere på, om udførelse af en afbøjningstest, såsom den, der er planlagt til Don Quijote, repræsenterer nogen risiko for vores planet. Hvad hvis ting går galt? Kunne vi skabe et problem i stedet for at lære at undgå et?
Eksperter over hele verden siger, at svaret er nej. Selv en meget dramatisk påvirkning af et tungt rumfartøj på en lille asteroide ville kun resultere i en minuscule ændring af objektets bane. Faktisk ville ændringen være så lille, at Don Quijote-missionen kræver to rumfartøjer? den ene til at overvåge virkningen af den anden. Det andet rumfartøj måler den subtile variation af objektets kredsløbsparametre, som ikke ville kunne ses fra Jorden.
Målobjekter kan også vælges, så alle mulige problemer undgås helt ved at se på, hvordan afstanden mellem asteroiden og jordens kredsløb ændres med tiden. Hvis mål-asteroiden ikke er en "Earth crosser", som tilfældet er med NEO'er i "Amor" klasse (som har kredsløb med perihelionsafstand langt over 1 AU), at afprøve en afbøjningsmanøvre repræsenterer ingen risiko for Jorden.
Andre overvejelser relateret til målassteroidens bane er også vigtige, især ændringen af orbitalhastigheden, som rumfartøjet kræver for at ”indhente”? med mål-asteroiden? det såkaldte? delta V ?. Dette skal være tilstrækkelig lille til at minimere den krævede mængde rumfartøjsdrivmiddel og muliggøre brugen af billigere løfteraketter, men høj nok til, at det samme rumfartøj kan bruges med et antal mulige mål.
Krav til måling af navigation og afbøjning sætter nogle tunge begrænsninger for målvalget. Form, densitet og størrelse er alle vigtige faktorer, men er ofte dårligt kendte. Et rumfartøj, der kredser om en asteroide, skal vide om objektets tyngdefelt for at navigere. "Impaktor-rumfartøjet" skal kende massens centrum for at definere det punkt, det sigter mod.
Asteroider findes i alle slags smag, men hvad angår sammensætning dominerer to hovedtyper. Vores stadig rudimentære viden om forekomsten af asteroider af forskellige typer i den asteroidpopulation, der er tæt på Jorden, indikerer, at den næste farlige asteroide mere sandsynligt er en "C-type", end en "S-type". C-typer har mørke overflader med en kulstofholdig spektral signatur, mens S-typer har lysere overflader, hvor deres spektre matcher tæt på silicaternes. Målassteroidens overfladeegenskaber - og især den procentdel af lys, som den reflekterer - er en kritisk faktor i slutfasen af slagfartøjets navigation. Jo lysere det ser ud, jo lettere er det at sigte mod. Imidlertid bør målet for en øvelse ikke være for let.
ESA har valgt asteroider 2002 AT4 og (10302) 1989 ML som missionsmål, fordi de repræsenterer det bedste kompromis blandt alle (til tider modstridende) udvælgelseskriterier. En beslutning om, hvilken af de to, der bliver den endelige destination for både Sancho og Hidalgo rumfartøj, træffes i 2007.
Don Quijote? ridderen glider igen
Fasen med interne undersøgelser om Don Quijote-missionen er nu forbi, og det er tid for rumindustrien at foreslå passende designløsninger. ESA har indbudt en åben invitation til europæiske rumfartselskaber om at fremsætte forslag om mulig design. Udvælgelsen af de mest lovende finder sted i slutningen af året. I begyndelsen af 2006 skulle to teams begynde at arbejde på deres fortolkninger af denne teknologidemonstrationsmission. Et år senere, når resultaterne er tilgængelige, vælger ESA det endelige design, der skal implementeres, og så er Don Quijote klar til at påtage sig en asteroide!
Ekstra Noter
Don Quijote er en NEO-afbøjningstestmission, der udelukkende er baseret på konventionelle rumfartsteknologier. Det vil omfatte to rumfartøjer - et af dem (Hidalgo), der påvirker en asteroide med en meget høj relativ hastighed, mens et andet (Sancho) ville ankomme tidligere ved den samme asteroide og forblive i dens nærhed før og efter anslaget for at måle variationen på asteroidens orbitale parametre såvel som at studere objektet.
Asteroid 2004 MN har nu fået en officiel betegnelse (99942) Apophis. De nylige observationer ved anvendelse af Doppler-radar ved hjælp af Arecibo-radioteleskop i Puerto Rico har reduceret påvirkningen sandsynligheden for fremtidige møder til meget små niveauer, skønt de ikke helt har udelukket en jordpåvirkning. I 2029 har asteroiden den nærmeste tilgang, der nogensinde har været vidne til et objekt af denne størrelse, der svinger ved Jorden i en afstand af omkring 32.000 kilometer. Dens bane vil være godt inden for den geosynkrone bane, der bruges af de fleste telekommunikations- og vejrsatellitter, og genstanden vil være synlig for det blotte øje. Yderligere radarmålinger forventes i 2013.
Original kilde: ESA News Release
