science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Waar geen ruimtevaartuig eerder is geweest:een nauwe ontmoeting met binaire asteroïden

Een artistieke afbeelding van de tweeling Janus-ruimtevaartuig. Krediet:Lockheed Martin

CU Boulder en Lockheed Martin zullen een nieuwe ruimtemissie leiden om de allereerste close-up van een mysterieuze klasse van zonnestelselobjecten vast te leggen:binaire asteroïden.

Deze lichamen zijn paren asteroïden die om elkaar heen draaien in de ruimte, net als de aarde en de maan. In een projectbeoordeling op 3 september, NASA gaf officieel groen licht voor de Janus-missie, genoemd naar de Romeinse god met twee gezichten. De missie zal deze asteroïde coupletten in nooit eerder vertoonde details bestuderen.

Het wordt een moment voor twee:in 2022, het Janus-team zal twee identieke ruimtevaartuigen lanceren die miljoenen kilometers zullen afleggen om individueel dicht bij twee paar binaire asteroïden te vliegen. Hun observaties kunnen een nieuw venster openen in hoe deze verschillende lichamen evolueren en zelfs uit elkaar barsten in de loop van de tijd, zei Daniël Scheeres, de hoofdonderzoeker voor Janus.

"Binaire asteroïden zijn een klasse objecten waarvoor we geen wetenschappelijke gegevens met een hoge resolutie hebben, " zei Scheeres, onderscheiden professor in de Ann en HJ Smead afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de CU Boulder. "Alles wat we over ze hebben, is gebaseerd op grondobservaties, die je niet zoveel details geven als van dichtbij zijn."

De missie, die minder dan $ 55 miljoen zal kosten onder het SIMPLEx-programma van NASA, kan ook helpen om een ​​nieuw tijdperk van ruimteverkenning in te luiden, zei Josh Wood van Lockheed Martin. Hij legde uit dat de tweelingruimtevaartuigen van Janus zijn ontworpen om klein en wendbaar te zijn, elk ongeveer zo groot als een handbagagekoffer.

"We zien een voordeel om ons ruimtevaartuig te kunnen verkleinen, " zei Hout, projectmanager voor de missie. "Met technologische vooruitgang, we kunnen nu ons zonnestelsel verkennen en belangrijke wetenschappelijke vragen beantwoorden met kleinere ruimtevaartuigen."

Janus wordt geleid door de Universiteit van Colorado Boulder, waar Scheeres is gevestigd, die ook de wetenschappelijke analyse van afbeeldingen en gegevens voor de missie zal uitvoeren. Lockheed Martin zal beheren, het ruimtevaartuig bouwen en bedienen.

Weergave van het baanpatroon van de binaire asteroïde 1999 KW4. Krediet:NASA/JPL

Fly-by's

Voor Lockheed Martin en Scheeres, de Janus-missie is de laatste stap in een lange geschiedenis van dichtbij asteroïden komen. Ze hebben allebei een grote rol gespeeld, bijvoorbeeld, in NASA's OSIRIS-REx-missie, die zich momenteel in een baan rond de asteroïde Bennu bevindt. Lockheed Martin bouwde en ondersteunt de operaties van het ruimtevaartuig, terwijl Scheeres het radiowetenschappelijke team van de missie leidt.

"Deze samenwerking belichaamt twee van de grootste troeven van de universiteit op het gebied van ruimtevaart, "Zei vice-kanselier voor onderzoek en innovatie Terri Fiez. "Door de eersteklas onderzoeks- en studentonderzoekers in de lucht- en ruimtevaart bij CU Boulder te combineren met de capaciteiten van industriële partners zoals Lockheed Martin, kunnen we transformationele ontdekkingen naar de markt versnellen voor echte impact ."

Maar binaire asteroïden, die ongeveer 15% van de asteroïden van het zonnestelsel vertegenwoordigen, voeg een nieuw niveau van complexiteit toe aan het verhaal van rotsachtig puin in de ruimte.

"We denken dat binaire asteroïden ontstaan ​​wanneer je een enkele asteroïde hebt die zo snel wordt rondgedraaid dat het hele ding in tweeën splitst en door deze gekke dans gaat, ', zegt Scheeres.

De missie zal samenkomen met twee binaire paren - 1996 FG3 en 1991 VH genaamd - die elk een ander soort gekke dans presenteren. Het paar genaamd 1991 VH, bijvoorbeeld, is de wildcard van de twee met een "maan" die rond een veel grotere primaire asteroïde draait volgens een moeilijk te voorspellen patroon.

Het team zal een reeks camera's gebruiken om deze dynamiek in ongekend detail te volgen. Onder andere doelen, Scheeres en zijn collega's hopen meer te weten te komen over hoe binaire asteroïden bewegen - zowel om elkaar als door de ruimte.

"Als we ze van dichtbij zien, er zullen veel vragen zijn die we kunnen beantwoorden, maar deze zullen ook nieuwe vragen oproepen, " zei hij. "We denken dat Janus extra missies naar binaire asteroïden zal motiveren."

Klein en snel

De hele missie, Hout toegevoegd, wordt ontworpen om zo flexibel en winterhard mogelijk te zijn.

Wood legde uit dat in de afgelopen tien jaar, ruimtevaartuigen zijn kleiner geworden omdat wetenschappers zich tot kleine ruimtevaartuigen, CubeSats en SmallSats, hebben gewend om gegevens te verzamelen. Dergelijke missies verminderen de kosten en voorbereidingstijd door gebruik te maken van meer betaalbare kant-en-klare onderdelen.

Janus' tweelingruimtevaartuig, echter, zal verder gaan dan al deze miniatuurmissies tot nu toe. Na de explosie in 2022, ze zullen eerst een baan rond de zon voltooien, voordat ze teruggaan naar de aarde en zich met een katapult een weg banen tot ver in de ruimte en voorbij de baan van Mars. Het is een lange weg te gaan voor machines die slechts ongeveer 80 pond per stuk wegen.

"Ik denk dat het een geweldige test is voor wat haalbaar is vanuit de ruimtevaartgemeenschap, Wood zei. "En de op Colorado gerichte ontwikkeling voor deze missie, het combineren van het ruimtetalent van zowel CU Boulder als Lockheed Martin, is een bewijs van de vaardigheden die beschikbaar zijn in de staat."

En, Hout toegevoegd, het team is klaar om serieus aan de missie te beginnen:er moet nog veel gebeuren voordat het ruimtevaartuig in slechts twee jaar wordt gelanceerd.

"We zien deze evolutie naar kleinere en meer capabele ruimtevaartuigen in de toekomst een belangrijke markt voor wetenschappelijke missies, ' zei Wood. 'Nu, we willen uitvoeren en laten zien dat we het kunnen."