Een vloot van kleine ruimtevaartuigen zou in iets meer dan drie jaar meer dan 300 asteroïden kunnen bezoeken, volgens een missiestudie onder leiding van het Finse Meteorologisch Instituut. Het Asteroid Touring Nanosat Fleet-concept bestaat uit 50 ruimtevaartuigen die worden aangedreven door innovatieve elektrische zonnewindzeilen (E-sails) en zijn uitgerust met instrumenten om beelden te maken en spectroscopische gegevens te verzamelen over de samenstelling van de asteroïden. Elke nanosat zou zes of zeven asteroïden bezoeken voordat hij terugkeerde naar de aarde om de gegevens te leveren. Het concept wordt gepresenteerd door Dr. Pekka Janhunen op het European Planetary Science Congress (EPSC) 2017 in Riga op dinsdag 19 september.

"Asteroïden zijn zeer divers en, daten, we hebben slechts een klein aantal van dichtbij gezien. Om ze beter te begrijpen, we moeten een groot aantal in situ bestuderen. De enige manier om dit op een betaalbare manier te doen, is door kleine ruimtevaartuigen te gebruiken, ’ zegt Janhunen.

In het missiescenario de nanosats vliegen langs hun doel-asteroïden op een afstand van ongeveer 1000 kilometer. Elke nanosat heeft een telescoop van 4 centimeter die in staat is het oppervlak van asteroïden in beeld te brengen met een resolutie van 100 meter of beter. Een infraroodspectrometer analyseert spectrale handtekeningen in licht dat door de asteroïde wordt gereflecteerd of uitgezonden om de mineralogie ervan te bepalen. De instrumenten kunnen op het doelwit worden gericht met behulp van twee interne reactiewielen in de nanosats.

"De nanosats kunnen veel informatie verzamelen over de asteroïden die ze tijdens hun reis tegenkomen, inclusief de totale grootte en vorm, of er kraters op het oppervlak zijn of stof, of er manen zijn, en of de asteroïden primitieve lichamen zijn of een puinhoop. Ze zouden ook gegevens verzamelen over de chemische samenstelling van oppervlaktekenmerken, zoals of de spectrale signatuur van water aanwezig is, ’ zegt Janhunen.

E-sails maken gebruik van de zonnewind - een stroom van elektrisch geladen deeltjes die door de zon wordt uitgestoten - om een ​​efficiënte voortstuwing te genereren zonder drijfgas. Stuwkracht wordt gegenereerd door de langzame rotatie van een ketting, aan het ene uiteinde bevestigd aan een hoofdruimtevaartuig met een elektronenemitter en een hoogspanningsbron en aan het andere aan een kleine afgelegen eenheid. De draaiende ketting voltooit een rotatie in ongeveer 50 minuten, het opsporen van een brede, ondiepe kegel rond een zwaartepunt dicht bij het belangrijkste ruimtevaartuig. Door de oriëntatie ten opzichte van de zonnewind te veranderen, de nanosat kan stuwkracht en richting veranderen.

De stuwkracht die wordt gegenereerd door E-sails is klein; een ruimtevaartuig van 5 kilogram met een ketting van 20 kilometer zou een versnelling van 1 millimeter per seconde geven op de afstand van de aarde tot de zon. Echter, berekeningen laten zien dat bovenop de initiële boost vanaf de lancering, dit is genoeg voor het ruimtevaartuig om in 3,2 jaar een reis door de asteroïdengordel en terug naar de aarde te voltooien. Nanosatellieten hebben niet de capaciteit voor een grote antenne, dus het concept omvat een laatste vlucht langs de aarde om de gegevens te downloaden. De totale missie zou ongeveer 60 miljoen euro kosten, inclusief lancering, kost ongeveer 200, 000 euro voor elke bezochte asteroïde.

"De kosten van een conventionele, state-of-the-art missie om dit aantal asteroïden te bezoeken kan oplopen tot miljarden. Deze missiearchitectuur, gebruikmakend van een vloot nanosats en innovatieve voortstuwing, zou de kosten terugbrengen tot slechts een paar honderdduizend euro per asteroïde. Maar de waarde van de verzamelde wetenschap zou enorm zijn, ’ zegt Janhunen.