Астероиды - космические лилипуты
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
Лилипуты
Зонд Hayabusa-2
Страница: Старт Хаябуса-2, Астероид Ругю;
Малые тела Солнечной системы

Астероид Ругю

Хаябуса-2 начал работу!


    «Хаябуса-2» («Сокол-2») стартовал 3 декабря 2014 г. с космодрома Танэгасима. В период с 10 по 17 декабря прошли проверку основные научные приборы. 23-26 декабря операторы проверили по одному бортовые ионные двигатели, продемонстрировав их работу на уровне тяги 7-10 мН. По итогам тестов двигатель В был назначен резервным, а три остальных - основными. 12-15 января проводилось включение двух двигателей попарно, а 16 января - уже трех (А, С и D) с максимальной тягой 28 мН. 19-20 января пару А и D проверили в режиме длительной автономной работы (24 часа).
    С 5 по 10 января 2015 г. впервые в японской практике состоялись сеансы передачи данных и определения параметров траектории в Ка-диапазоне (32 ГГц) при работе со станциями американской сети DSN.
    Этап испытаний аппарата закончился 2 марта, и на следующий день на удалении 35.9 млн км от Земли зонд перевели в стадию штатного полета.

Логотип пролетной части миссии Хаябуса-2 около Земли
Астероид Рюгу

    Чтобы вернуться к Земле через год после старта с верного направления, второй японский «Сокол» должен был добавить 60 м/с к своей скорости. Для этого два ионных двигателя были включены 3 марта и до 21 марта отработали 409 часов. Второй этап доразгона состоялся 2-7 июня и продолжался еще 102 часа. Двигатели были выключены 7 июня в 00:25 JST (6 июня в 15:25 UTC); суммарное время работы составило 511 часов. Расстояние между КА и Землей 8 июня достигло максимума - 57.4 млн км.
    Тем временем 29 апреля Европейское космическое агентство объявило о готовности поддерживать японскую миссию своими средствами дальней космической связи. Еще 22 апреля к работе с аппаратом была подключена 35-метровая антенна Маларгуэ (Аргентина), всего же с ее помощью предполагалось обеспечить до 400 часов сопровождения миссии и приема сигналов с аппарата. Для передачи команд на борт планируется задействовать центр управления ESOC в Дармштадте, Германия.
    5 октября руководители полета объявили, что астероид, к которому направляется «Хаябуса-2», получил собственное имя - в честь мистического подводного замка Рюгу-дзё. Согласно легенде, в далеком прошлом на острове Йонагуни жил рыбак по имени Урасиму Таро, который каждый день выходил в море и ловил рыбу. Однажды в его сети попалась говорящая черепаха Отохимэ, оказавшаяся дочерью бога моря. Она пригласила Таро в свой подводный замок Рюгу-дзё, где он гостил несколько дней. На прощание черепаха сделала ему подарок, вручив бумажную коробочку с наставленим никогда ее не открывать. Вернувшись домой, рыбак обнаружил, что на Земле прошло уже 300 лет: все его друзья и знакомые давно покинули этот мир и даже следа от них не осталось. В отчаянии Урусима открыл коробочку, и из нее вырвался дым, который мгновенно состарил рыбака на эти самые три века. Урасиму тут же умер, его кости моментально истлели, и налетевший ветер развеял прах по острову.
    В немалой степени на выбор имени повлияло то обстоятельство, что на поверхности 1999 JU3 ученые надеются найти водяной лед и другие летучие компоненты, то есть получить своеобразный «дар» из прошлого. Считается, что Рюгу по своему составу должен быть близким к протопланетной туманности, положившей начало образованию Солнечной системы.
    Следует отметить, что это имя встретилось 44 раза среди 7336 предложений, которые посетители сайта JAXA и ученые подали на конкурс с 22 июля по 31 августа. Выбрав его, ученые связались с первооткрывателями астероида - коллаборацией LINEAR из США. Ее представители выбор одобрили, а Международный астрономический союз его официально закрепил, так что теперь и у «космической черепахи», ежели таковая существует, есть свой дом. Не такой уж и маленький по земным меркам: астрономам уже было известно, что размер астероида составляет около 900...980 м, а период вращения вокруг оси - 7.6272 часа.
    1-2 сентября ионные двигатели А и D проработали еще около 12 часов, выдав приращение скорости 1.3 м/с и сократив величину промаха с 10000 до 400 км. 3 ноября состоялась первая подлетная коррекция ТСМ-1 на ЖРД системы реактивного управления, которые были включены на 3.95 сек и изменили скорость КА на 0.23 м/с. Вторая коррекция ТСМ-2 была проведена 26 ноября с включением всего на 0.8 сек и приращением 0.046 м/с. Третья, запланированная на 1 декабря, не понадобилась, так как прогнозируемая величина промаха не превышала теперь 3 км. В итоге отклонение от последней расчетной точки составило лишь 0.3 км.
    3 декабря 2015 г. в 19:08:07 3ST (10:08:07 UTC) аппарат прошел над высоте 3090 км над Тихим океаном вблизи острова Гавайи, со скоростью 10.27 км/с. Последующие измерения показали, что в результате пролета траектория зонда отклонилась от первоначального направления на величину около 80°, а гелиоцентрическая скорость увеличилась примерно на 1.6 км/с и достигла 31.9 км/с, как и было запланировано. Состояние бортовых систем КА штатное. Межпланетный зонд «Хаябуса-2» совершил гравитационный маневр в поле тяготения Земли и перешел на траекторию полета к астероиду 1999 JU3.

Снимок Земли с борта Хаябуса-2
Астероид Рюгу

Земля и Луна с борта Хаябуса-2
Астероид Рюгу

    На подлете и затем на отлете зонд проводил съемку Земли и Луны с помощью телескопической камеры оптической навигации ONC-T. Кроме того, велись наблюдения с помощью инфракрасных приборов TIR и NIRS3 и лидара.

  ONC-T: На синтезированном цветном снимке Земли (слева) хорошо видны Антарктида (правее центра), Австралия и южная часть Африки. Правый снимок сформирован из каналов 700 и 860 нм и показывает распределение растительности. Изображения получены 4 декабря в 13:09 JST с расстояния около 340000 км от центра Земли
  TIR: Земля в инфракрасном диапазоне. Австралия теплее, чем окружающий ее океан.
  NIRS3: Поглощение света молекулами воды в атмосфере Земли
  LIDAR: Успешный прием c расстояния в 6,7 миллиона км (0,045 AU) 19 декабря 2015 г. Эксперимент по оптической связи. Лидар «Хаябусы» работал в режиме приемоответчика, а посылку сигналов обеспечила наземная станция Коганэи с лазером мощностью 1.2 Дж и скоростью повторения импульсов 10 Гц.
Астероид Рюгу

    Менеджер проекта Юити Цуда (Yuichi Tsuda) высоко оценил работу коллектива специалистов, сопровождающих полет. «Я хотел бы выразить свою глубокую признательность всем организациям и людям, которые поддерживают нашу работу... «Хаябуса-2» получила необходимую орбитальную энергию в ходе пролета, и теперь наша цель - астероид Рюгу. Увидимся позже, на Земле!»
    14 декабря 2015 г. «Хаябуса-2» находился уже на расстоянии около 4.15 млн км от Земли и 144.85 млн км от Солнца, а его гелиоцентрическая скорость увеличилась до 32.31 км/с из-за приближения к Солнцу.

Траектория космического аппарата Хаябуса-2
Астероид Рюгу

Астероид Рюгу
    Почти одновременно с «Хаябусой», тоже 3 декабря, с Землей сблизился запущенный одновременно с ней малый межпланетный зонд Ргосуоn. Его предполагалось перенаправить к двойному астероиду 2000 DP107 с целью исследования с пролетной траектории 12 мая 2016 г.
    В течение зимы и весны 2015 г. ионный двигатель КА Ргосуоn отработал 223 часа, развивая тягу до 366 мкН. К сожалению, в середине марта в его высоковольтном источнике возникло короткое замыкание, сделавшее дальнейшую работу двигателя невозможной. Как следствие, 11 мая было объявлено об отказе от пролета астероида.
    В ходе сближения с Землей до 2.7 млн км Ргосуоn произвел в ноябре-декабре 2015 г. съемку родной планеты, однако после пролета связь с ним была потеряна. Два остальных объекта, запущенные вместе со второй «Хаябусой», также прошли 3-4 декабря недалеко от Земли: Shin’en 2 - в 5.7 млн км, а Despatch - в 5.8 млн км.
Астероид Рюгу

    О полученных при гравитационном маневре в поле тяготения Земли изменениях параметров гелиоцентрической орбиты КА можно судить по таблице:

Эволюция параметров орбиты Хаябуса-2
Дата
Параметры гелиоцентрической орбиты
i
Rp, а.е.
Ra, а.е.
P, сут
15.12.2014
6.82°
0.914
1.089
366.3
01.01.2016
5.95°
0.945
1.304
435.5
01.07.2016
5.91°
0.936
1.293
429.7
01.07.2017
5.89°
0.946
1.360
452.2
01.07.2018
5.88°
0.963
1.416
473.9
ВСТРЕЧА С АСТЕРОИДОМ РЮГУ


Этап перелета

    В период с 22 марта по 21 мая 2016 г. «Хаябуса-2» произвел первый этап разгона на ионных двигателях с целью сближения с Рюгу. В отличие от полета под тягой по пути от Земли к Земле, на этот раз задействовались не два, а три двигателя тягой по 10 мН из четырех - к ионникам А и D добавился С. За 798 часов их работы было получено приращение скорости 127 м/с.
    В июне и июле проводились совместные испытания каналов связи с американскими и европейскими станциями дальней связи. В середине июля европейские специалисты провели тестирование и оценку состояния посадочного аппарата MASCOT. С августа по октябрь был проведен эксперимент по ориентации КА в режиме солнечного паруса.
    Второй этап разгона продолжался с 22 ноября 2016 г. по 26 апреля 2017 г. Три двигателя отработали 2593 часа и обеспечили приращение скорости 435 м/с.
    В апреле 2017 г. навигационная камера ONC-T использовалась для поиска малых астероидов-троянцев в районе точки либрации L5 системы Солнце-Земля.
    10 января 2018 г. «Хаябуса-2» включил ионные двигатели еще раз - сначала два, а с конца февраля - три. Они проработали 2475 часов и были отключены 3 июня в 14:59 JST по бортовому времени, придав КА дополнительную скорость в 393 м/с. За все время путешествия приращение скорости зонда составило примерно 1015 м/с. На это было израсходовано 24 кг ксенона, и еще 42 кг осталось на обратный путь. По сравнению с первым «Хаябусой», благодаря учтенным ошибкам, среднее время непрерывной работы двигателей увеличилось с 376 до 1629 часов, причем тяга прерывалась всего четыре раза.
    26 февраля «Хаябусу-2» развернули в направлении астероида, и навигационная камера ONC-T на протяжении девяти часов сделала около 300 снимков. На следующий день на Землю было передано девять из них, что позволило увидеть Рюгу, заметить его смещение среди звезд и определить звездную величину (блеск) в 9m. Расстояние до цели в этот день составляло 1.3 млн км, относительная скорость была еще очень велика - 560 м/с.

Астероид Рюгу

    11 мая, когда расстояние сократилось до 67 000 км, а скорость снизилась до 64 м/с, ионные движки приостановили свою работу для съемки Рюгу с помощью звездного датчика. 12-14 мая КА трижды с интервалами около суток провел фотографирование астероида, блеск которого достиг 5m. За три часа каждого сеанса специалисты получили по три изображения. Полученные данные позволили определить местоположение астероида относительно «Хаябусы».
    По наземным данным положение Рюгу прогнозировалось лишь с точностью 220 км, а аппарату нужно было прийти в заданную точку над ним с ошибкой не более 1 км, так что сочетание радиотехнических методов определения положения КА и оптических наблюдений цели было насущной необходимостью. По итогам первой съемки ошибка определения положения Рюгу снизилась до 130 км. Заключительный импульс ионными двигателями был спланирован с учетом новых данных.
    3 июня 2018 г. стартовал этап окончательного сближения с дистанции 3100 км при остаточной скорости 2.3 м/с. Началась «гибридная» (оптическая и радиометрическая) навигация: 5 июня и в последующие дни Рюгу регулярно снимали телескопической и широкоугольной камерами ONC-T и ONC-W1.
    6 июня были успешно включены два научных прибора - лидар и спектрометр ближнего ИК-излучения NIRS3. Из-за большой удаленности лидар пока не мог определить расстояние до астероида. 7 июня космический зонд провел ИК-съемку цели камерой TIR с измерением кривой блеска и поиск потенциальных спутников Рюгу, которые могли бы представлять опасность в ходе сближения. Объектов размером более 50 см найдено не было.
    8 июня в 12:30-13:40 с помощью бортовых ЖРД (всего их 12) была проведена первая подлетная коррекция ТСМ01 с Δv = 0.28 м/с. Расстояние до цели составило 1900 км, относительная скорость - 2.35 м/с.
    10 июня камера ONC-T сняла астероид с расстояния 1500 км. Он заметно сместился относительно звезд фона и вырос в размерах до 5-6 пикселей.
    Вторую коррекцию с приращением скорости 0.29 м/с провели 11 июня на дальности 1320 км. После ТСМ02 астероид находился уже не сбоку, а точно по вектору скорости.
    Семь последующих коррекций проводились с двухсуточными интервалами с 14 по 26 июня (см. таблицу).

Подлетные коррекции КА «Хаябуса-2»
Номер
Дата и время, JST
Расстояние, км
Приращение скорости, м/с
Скорость, м/с
ТСМ01
08.06.2018,12:30-13:40
1900
0.28
2.35
ТСМ02
11.06.2018,09:30-10:40
1320
0.29
2.13
ТСМ03
14.06.2018,12:40-13:50
750
0.40
1.74
ТСМ04
16.06.2018, 09:30-10:40
470
0.45
1.31
ТСМ05
18.06.2018,11:00-12:10
220
0.62
0.71
ТСМ06
20.06.2018,12:40-13:50
110
0.35
0.38
ТСМ07
22.06.2018,09:30-10:40
45
0.31
0.09
ТСМ08
24.06.2018,09:30-09:40
38
0.02
0.08
ТСМ09
26.06.2018,10:10-10:20
23
0.10
0.02
ТСМ10
27.06.2018, 09:30-09:35
20.7
0.029
0.01
ВСТРЕЧА С АСТЕРОИДОМ РЮГУ

    13 июня оптическая камера ONC-T сделала снимок астероида с расстояния 920 км с разрешением до 10 пикселей. Блеск Рюгу вырос до -6.6m.
    В ночь на 15 июня с дальности от 700 до 650 км провели многочасовую съемку с помощью ONC-T. В серии из 52 снимков впервые стала видна форма Рюгу: астероид диаметром около 0.9 км отчетливо напоминал ограненный алмаз!

Астероид Ругю с расстояния в 330-240 км
Астероид Рюгу

    20 июня на расстоянии 90 км «Хаябуса-2» вошел в сферу действия астероида, где его гравитация преобладала над внешними возмущениями. 22 июня на отметке 45 км он резко затормозил и стал «подкрадываться» со скоростью менее 10 см/с.
    23 июня с дистанции 40 км начались почти постоянные съемки Рюгу. Изображение астероида увеличилось до 400 пикселей, и снимки теперь показывали не только общую форму, но и кратеры и крупные камни на поверхности. Выяснилось, что «японский» астероид имеет коэффициент отражения 0.05.

Астероид Ругю с расстояния в 330-240 км
Астероид Рюгу

    26 июня на дистанции 22.4 км бортовой лидар впервые получил ответный сигнал от цели: появились измерения текущей дальности.

Фото Рюгу от 26 июня 2018 г. 12:50 JST. Дистанция 22 км.
Астероид Рюгу

    27 июня зонд провел коррекцию ТСМ10 и перешел в зависание на расстоянии 20.7 км от цели.

Смена логотипа после прибытия к астероиду Рюгу
Астероид Рюгу


Встреча с астероидом Рюгу

    27 июня 2018 г. JAXA зафиксировало прибытие японского межпланетного зонда «Хаябуса-2» (Hayabusa 2) в непосредственные окрестности астероида Рюгу (162173 Ryugu).

Астероид Рюгу

    В пресс-релизе Японского аэрокосмического агентства, как всегда обстоятельном и аккуратном, было указано, что эта операция планировалась в период с 07:00 до 15:00 по японскому времени JST, то есть с 22:00 до 06:00 UTC. «Хаябусе-2» была отправлена программа работы с включением малых ЖРД для выдачи импульса ТСМ-10 величиной 29 мм/с вдоль оси Z. Аппарат исполнил соответствующую команду в 09:35 бортового времени, а в 09:51 JST по сдвигу частоты принимаемого радиосигнала операторы увидели приращение скорости, близкое к расчетному.

    По полученным от зонда данным JAXA установило:
    - работа бортовых ЖРД прошла планово;
    - расстояние до астероида Рюгу близко к 20 км;
    - «Хаябусе-2» удается поддерживать это расстояние;
    - аппарат работает в штатном режиме.

    Итак, этап перелета к цели завершен, и «Хаябуса-2» приступил к выполнению программы исследований астероида класса С. Главная задача КА состоит в доставке на Землю образцов его вещества.
    Отметим, что «Хаябуса-2» - это один из трех реализуемых проектов по доставке образцов вещества астероида. Пионером в этой области была первая «Хаябуса» (проект успешно завершен, но доставлены лишь считанные пылинки), 3 декабря 2014 г. в полет отправилась «Хаябуса-2», а в сентябре 2017 г. - американский аппарат OSIRIS-REx, решающий данную задачу впервые в практике США и в настоящий момент движущейся в направлении астероида класса В под названием Бенну.
    На конкурс ЕКА по программе Cosmic Vision, миссия М3, представлялся проект MarcoPolo-R, предусматривавший доставку грунта с астероида 2008 EV5 класса С, однако в феврале 2014 г. ЕКА предпочло ему проект Plato по поиску экзопланет.

Астероид Рюгу с расстояния в 20 км 30 июня 2018 г.
Астероид Рюгу

Астероид Рюгу
Комментируя прибытие к Рюгу, руководитель проекта Юити Цуда из Института космических и астронавтических наук ISAS рассказал, что на «Хаябусе-2» для определения положения аппарата в границах Солнечной системы используется режим навигационных измерений Delta-DOR. При возвращении к Земле для гравитационного маневра она позволила попасть в зону размером 200-300 м: «Была достигнута такая точность, как если бы из Токио на верхушке горы Фудзи была распознана блоха».
Астероид Рюгу

    К 11 июля составлена предварительная ЗD-модель астероида. Интересно, что разработка моделей в Университете Айдзу и Университете Кобэ велась двумя путями, но на основе одних и тех же фотографий. Первый способ подразумевал использование одного из методов стереоскопии - Structure-from-Motion, то есть структура из движения.

Астероид Рюгу

    Он сейчас довольно часто используется для формирования форм таких объектов, как здания, сооружения, а также рельефа местности по результатам аэрофотосъемки с популярных в наши дни дронов. Второй способ - стереофотоклинометрия - применялся в проекте первой «Хаябусы» для понимания формы астероида Итокава. В целом две модели дали одинаковую картину формы астероида Рюгу и воспроизвели впадины, похожие на кратеры, и горные образования.

Камера ONC-T 20 июля 2018 г. 16:00 JST
Астероид Рюгу

    В течение июля и августа межпланетный «самурай» занимался изучением рельефа и состава поверхности астероида и уточнением трехмерной карты Рюгу.

Астероид Рюгу. Время съемки с 14:00 JST 11 сентября 2018 г. по 13:00 JST 12 сентября 2018 г.
Астероид Рюгу

График работы «Хаябусы-2» у астероида Рюгу
Год
Дата
Операция
2018
10 января
Начало третьего этапа работы ионных двигателей
3 июня
Завершение работы ионных двигателей
3 июня
Начало сближения с астероидом (с 3100 км)
27 июня
Прибытие к астероиду (в точку 20 км от Рюгу)
Конец июля
Первая фаза наблюдений со средней высоты (с 5 км)
Август
Свободное падение до высоты 1 км для измерения гравитации астероида
Сентябрь-октябрь
Первая фаза сброса поверхностных зондов (часть роверов MINERVA II и/или посадочный аппарат MASCOT)
Сентябрь-октябрь
Первая посадка (забор образцов)
Ноябрь-декабрь
Соединение с Солнцем (отсутствие связи)
2019
Январь
Вторая фаза наблюдений со средней высоты (с 5 км)
Февраль
Вторая посадка
Март-апрель
Формирование кратера (выброс импактора SCI для создания лунки с целью получения подповерхностного материала)
Апрель-май
Третья посадка
Июль
Вторая фаза сброса поверхностных зондов
Август-ноябрь
Нахождение вблизи астероида
Ноябрь-декабрь
Отлет от Рюгу
ВСТРЕЧА С АСТЕРОИДОМ РЮГУ

    22 сентября два робота "MINERVA-II 1" высадились на астероиде Рюгу. Роботы Rover-1A и Rover-1B, которые и составляют "MINERVA-II 1", стали первыми роботами, успешно высадившимися на поверхности астероида и сделавшими там фотографии.

Сброс роботов "MINERVA-II 1" 22 сентября 2018 г. 04:19 JST
Астероид Рюгу

Первый кадр с поверхности астероида! Rover-1A 22 сентября 2018 г.
Астероид Рюгу

Спуск на астероид Рюгу! Rover-1B 22 сентября 2018 г.
Астероид Рюгу

    В октябре «Хаябуса-2» совершит посадку на астероид для сбора образцов грунта. Позднее будет проведено еще две посадки. Как и в предыдущем проекте, в астероидное тело будут пускаться «снаряды», однако теперь форма кончика устройства для забора грунта имитирует шестеренку, поэтому маленькие камешки или песчинки смогут зацепиться - и эффективность забора возрастет.
    Юити Цуда объясняет значимость подобных исследований: это совершенствование технологий доставки образцов с внеземных тел на нашу планету, исследования в области планетологии, использование астероидных ресурсов в будущем, поиск способов защиты от столкновений с астероидами - изменение их орбит, разрушение малых небесных тел (японские специалисты надеются, что импакторы зонда внесут посильный вклад в эту тему) и т.п.

Астероид Рюгу
    4 июля появилась новость, которая, по всей вероятности, заинтригует меломанов. 70-летний гитарист британской рок-группы Queen Брайан Мэй (Brian Н. May), являющийся «по совместительству» доктором в области астрофизики, на основе снимков камеры ONC-T построил стереоскопическое изображение астероида Рюгу.
    А еще Брайан Мэй озабочен проблемами «планетарной защиты» и является центральной фигурой инициативы по учреждению Дня астероида (Asteroid Day), который начиная с 2015 г. отмечается 30 июня.
Астероид Рюгу

    Японское агентство, не останавливаясь на достигнутом, уже приняло решение замахнуться на аппарат для доставки грунта с марсианских лун - MMX (Martian Moons exploration), который в данный момент времени планируется запустить в сентябре 2024 г. Судя по всему, девиз японцев в XXI веке: «Дальше - интереснее!»

Поверхности планет и малых тел Солнечной системы
По материалам: И. СОБОЛЕВ, Е. РЫЖКОВ,
"НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ" и JAXA

2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru