Double Asteroid Redirection Test

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Double Asteroid Redirection Test
Emblemat Double Asteroid Redirection Test
Dane misji
Indeks COSPAR

2021-110A

Zaangażowani

NASA oraz APL

Pojazd
Statek kosmiczny

Impaktor DART
CubeSat LICIACube

Masa pojazdu

DART: 610 kg[1],
LICIACube: 14 kg

Rakieta nośna

Falcon 9 Block 5

Start
Miejsce startu

Vandenberg Space Force Base[1]

Początek misji

24 listopada 2021, 6:21:02 UTC[1]

Lądowanie
Czas trwania misji

11 miesięcy

Program Solar System Exploration
DART
Ilustracja
Wizja artystyczna impaktora DART wraz z LICIACube przed kolizją z Dimorphosem
Zaangażowani

NASA oraz APL

Indeks COSPAR

2021-110A

Indeks NORAD

49497

Rakieta nośna

Falcon 9 Block 5

Miejsce startu

Vandenberg Space Force Base, Stany Zjednoczone

Cel misji

Dimorphos

Orbita (docelowa, początkowa)
Czas trwania
Początek misji

24 listopada 2021 (6:21:02 UTC)

Wymiary
Wymiary

impaktor DART: 1,8 m × 1,9 m × 2,6 m,
panele słoneczne ROSA: 8,5 m × 2,4 m każdy[1]

Masa całkowita

670[1] kg

Masa aparatury naukowej

impaktor DART: 610 kg,
LICIACube: 14 kg

Double Asteroid Redirection Test (DART) – bezzałogowa misja sondy kosmicznej, której celem jest test technologii zapobiegających kolizji obiektów NEO z Ziemią. Zadaniem sondy DART jest planowana kolizja impaktora z Dimorphosemksiężycem planetoidy Didymos, w celu sprawdzenia, czy celowe rozbicie sondy kosmicznej o asteroidę jest efektywnym sposobem na zmianę jej kursu. Sonda DART została wyniesiona na orbitę 24 listopada 2021 z Vandenberg Space Force Base w Kalifornii za pomocą rakiety nośnej Falcon 9, natomiast kolizja zaplanowana została na późny wrzesień bądź wczesny październik 2022[1][2][3][4].

Misja prowadzona jest przez należącą do NASA organizację Planetary Defense Coordination Office i została powierzona ośrodkowi Applied Physics Laboratory (APL) w Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa[2][4][5]. Jest elementem podwójnej misji kosmicznej AIDA, w której bierze jeszcze udział Europejska Agencja Kosmiczna (ESA)[1]. Jest to pierwsza misja, która wykorzysta technologie mające zapobiegać zderzeniom z niebezpiecznymi asteroidami oraz pierwsza, która wykorzysta impaktor kinetyczny w celu zmiany kursu asteroidy. Należy jednak nadmienić, że Dimorphos nie stanowi żadnego zagrożenia dla Ziemi[2][5].

Historia misji[edytuj | edytuj kod]

Pierwotnie, Europejska Agencja Kosmiczna oraz NASA posiadały niezależne plany na misje mające przetestować możliwe sposoby zapobiegania kolizji niebezpiecznych asteroid z Ziemią. W 2015 agencje te nawiązały ze sobą współpracę w ramach programu o nazwie AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment). Obejmuje on wystrzelenie dwóch oddzielnych sond, których zadaniem jest przeprowadzenie badań na tym samym obiekcie. Początkowo ESA planowała misję AIM (Asteroid Impact Mission), która miała wystartować w październiku 2020. Celem misji AIM było wykonanie wysokiej rozdzielczości wizualnych, termicznych i radarowych map Dimorphosa, wysłanie co najmniej dwóch CubeSatów oraz dokładną obserwację momentu kolizji sondy DART z asteroidą[6][7][8].

W grudniu 2016 ESA anulowało misję AIM po tym, jak Niemcy postanowiły przesunąć część środków z AIM na projekt ExoMars[9][10]. Zamiast tego wystrzelona zostanie misja Hera, która dotrze do Dimorphosa kilka lat po kolizji sondy DART. Mimo znacznie opóźnionego startu, efekty kolizji, z wyjątkiem dynamiki samej kolizji, nadal będzie można zmierzyć nawet kilka lat po zderzeniu[6].

23 czerwca 2017 NASA potwierdziła przejście z rozwoju koncepcji projektu do wczesnych faz projektowania[11], a w sierpniu 2018 misja przeszła w końcowy etap projektowania i montażu[12].

11 kwietnia 2019 NASA wydała oświadczenie o wybraniu zaprojektowanej przez firmę SpaceX rakiety Falcon 9 do wyniesienia sondy DART[13].

Cel i opis misji[edytuj | edytuj kod]

Symulowany obraz planetoidy podwójnej (65803) Didymos uzyskany na podstawie danych fotometrycznych krzywych jasności układu oraz danych radarowych

Asteroida docelowa[edytuj | edytuj kod]

Celem sondy jest Dimorphos, który jest mniejszym elementem planetoidy podwójnej (65803) Didymos. Składnik główny tego układu (Didymos A) ma około 780 metrów średnicy i 528 miliardów kilogramów masy, natomiast składnik wtórny – Dimorphos (Didymos B) – około 163 metry średnicy i 4,8 miliarda kilogramów masy[1][2].

Na rzecz misji wybrano układ binarny Didymos między innymi dlatego, że jest to zmienna zaćmieniowa, co znaczy, że jeden element układu co pewien okres przechodzi przez tarczę drugiego albo powoduje on zaćmienie słoneczne na tarczy drugiego obiektu, co jest wykrywalne w postaci wyraźnych zmian w krzywych jasności układu[8][14], ponadto, inne kandydujące do misji planetoidy podwójne posiadały zbyt duże składniki wtórne, aby zmiana ich orbity w wyniku kolizji została wykryta, były słabo scharakteryzowane pod względem właściwości fizycznych lub orbitalnych bądź w ogóle nie były zmiennymi zaćmieniowymi[15].

Didymos nie przecina orbity Ziemi, a zatem nie ma możliwości, aby misja DART mogłaby doprowadzić do zderzenia asteroidy z Ziemią.

Szacuje się, że kolizja impaktora, który w trakcie zderzenia będzie posiadał masę 560 kg i prędkość 6,58 km/s[1], zmieni okres orbitalny Dimorphosa o co najmniej 0,5% - 1% (około 10 minut) i zmiana ta może zostać wykryta w ciągu pierwszego tygodnia od kolizji[8][14][16][17][18]. Przesunięcie orbity Dimorphosa przez DART będzie pierwszym przypadkiem, w którym ludzkość w wykrywalny dla nas sposób zmieni dynamikę Układu Słonecznego[7].

16 listopada rozpoczęto mocowanie osłon dla ładunku rakiety nośniej mającej wynieść sondę DART na orbitę
Dostarczenie sondy DART do VSFB
Sonda DART w przygotowaniu do wyniesienia
Animacja trajektorii sondy DART
     DART      (65803) Didymos      Ziemia      Słońce      2001 CB21      (3361) Orpheus

Przygotowania do startu[edytuj | edytuj kod]

Sonda wyruszyła z ośrodka Applied Physics Laboratory (APL) w Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa i stamtąd 2 października 2021 dotarła do bazy sił kosmicznych Vandenberg Space Force Base (VSFB) w Kalifornii. Przygotowania do startu misji DART rozpoczęły się 20 października 2021, kiedy to rozpoczęto tankowanie sondy[19]. Następnie zespół pracujący nad misją DART, rozpoczął testowanie mechanizmów i elektroniki, owijanie ostatnich części sondy w izolację MLI, oraz przeprowadził ćwiczenia nad sekwencją startu zarówno w miejscu startu, jak i w ośrodku APL[20].

28 października 2021 otrzymano zielone światło na zatankowanie do sondy 50 kilogramów hydrazyny do manewrowania i kontroli orientacji. Sonda była wyposażona w ksenon do operowania silnika jonowego jeszcze zanim wyruszyła z APL[20].

16 i 17 listopada 2021 odbywał się montaż obu połówek osłony ładunku rakiety nośnej Falcon 9 chroniącej sondę przed tarciem atmosferycznym w trakcie startu misji, a 17 listopada zakończono przegląd gotowości do lotu (FRR, Flight Readiness Review), którego celem jest poinformowanie zespołu o statusie misji i poświadczenie gotowości do rozpoczęcia działań przygotowawczych do startu[21].

Start rakiety Falcon 9 z sondą DART na pokładzie

Start misji[edytuj | edytuj kod]

Rakieta nośna sondy DART wystartowała 24 listopada 2021 o godzinie 6:21:02 czasu UTC.

Wczesne plany dotyczące misji sugerowały umieszczenie sondy DART na wysokiej orbicie o dużej ekscentryczności wybranej w celu uniknięciu wpływu księżyca. W takim scenariuszu DART wykorzystałby swój wysokiej wydajności elektrostatyczny silnik jonowy NEXT do powolnej ucieczki z wysokiej orbity okołoziemskiej na orbitę słoneczną o niewielkiej inklinacji, z której manewrowałby na trajektorię kolizyjną z Dimorphosem. Ponieważ DART wystartowała jako misja dedykowana dla rakiety Falcon 9, sonda wraz z drugim stopniem rakiety nośnej została umieszczona na trajektorii ucieczki z orbity okołoziemskiej. Na tej orbicie ponownie zapalił się drugi stopień rakiety, wynosząc sondę DART na orbitę heliocentryczną. Tak więc, chociaż DART posiada pierwszy w swoim rodzaju silnik jonowy i mnóstwo ksenonu potrzebnego do jego zasilania, rakieta nośna Falcon 9 wykonała niemal całą pracę, zostawiając sondzie wykonanie tylko kilku niewielkich korekcji trajektorii. Korekcje te zostaną wykonane przez sondę głównie przy użyciu prostych silników chemicznych, kiedy ta znajdzie się już w pobliżu układu podwójnego Didymos[22].

Konstrukcja sondy[edytuj | edytuj kod]

Schemat sondy DART

Sonda DART[edytuj | edytuj kod]

Sonda DART jest impaktorem kinetycznym, którego główna struktura jest w kształcie pudła o wymiarach 1,2 m x 1,3 m x 1,3 m, a wraz z odstającymi instrumentami i strukturami, łączne wymiary sondy wynoszą 1,8 m x 1,9 m x 2,6 m. Sonda wyposażona jest w 12 silników korekcyjnych, szukacz gwiazd, pięć czujników Słońca, dwa rozwijane panele słoneczne o długości 8,5 metra każdy, kamerę DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for OpNav) dająca wysokiej rozdzielczości obrazy przed i w trakcie kolizji, nowy rodzaj anteny wysokiego zysku typu RLSA (Spiral Radial Line Slot Array) oraz CubeSata o nazwie LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids), która odseparuje się od sondy DART, zanim ta zderzy się z asteroidą[1][23].

Masa sondy w trakcie startu wynosiła 610 kg, w tym 50 kg hydrazyny do manewrowania i kontroli orientacji oraz 60 kg ksenonu do operowania elektrostatycznego silnika jonowego. W trakcie kolizji masa sondy będzie wynosić około 550 kg[1][23].

Część ogniwa słonecznego ROSA wyposażona w technologię Transformational Solar Array o znacznie wyższej wydajności
Materiał wideo z pracy nad panelami słonecznymi ROSA

Ogniwa słoneczne ROSA[edytuj | edytuj kod]

Sonda DART posiada dwa panele słoneczne, każde o wymiarach 8,5 m × 2,4 m. Jest to specjalny rodzaj paneli słonecznych nazywanych ROSA (Roll Out Solar Array). Ten rodzaj paneli charakteryzuje się elastycznością, niewielką masą i oszczędnością miejsca, gdyż można je zwinąć do niewielkich rozmiarów. Ich funkcjonalność została przetestowana na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w czerwcu 2017, kiedy to rakieta SpaceX CRS-11 przetransportowała na orbitę ten nowy rodzaj paneli słonecznych jako element ekspedycji 52[23][24]. Oba panele rozwijają się z przeciwległych stron sondy i posiadają łączną powierzchnię 22 metrów kwadratowych. Zaprojektowane zostały do dostarczania energii elektrycznej o mocy 6,6 kW[1]. Niewielka część obu paneli słonecznych sondy została wyposażona w nową technologię nazwaną Transformational Solar Array. Są to ogniwa o bardzo wysokiej wydajności, które generują trzy razy więcej energii niż dotychczasowe panele ROSA[23].

Silnik jonowy NEXT w trakcie testu w komorze próżniowej

Silnik jonowy NEXT[edytuj | edytuj kod]

Sonda DART używa elektrostatycznego silnika jonowego NEXT (NASA Evolutionary Xenon Thruster), który jest rodzajem napędu słoneczno-elektrycznego. Silnik ten używa ksenonu, który jest przyspieszany przy użyciu pól elektrostatycznych i wystrzeliwany z wysokimi prędkościami. Ten rodzaj silnika jest trzykrotnie wydajniejszy od jego poprzednika – NSTAR używanego w sondach takich jak Dawn i Deep Space 1[23][25][26].

Kamera DRACO[edytuj | edytuj kod]

DART posiada wyłącznie jeden instrument – kamerę DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation), która przekazuje dane do algorytmu SMARTNav (Small-body Maneuvering Autonomous Real-Time Navigation) używanego do prowadzenia, nawigacji i operacji kontrolnych w celu namierzenia asteroidy będąc 11 milionów kilometrów od Ziemi. Algorytm ten bazuje na algorytmach naprowadzania pocisków i będzie wspomagany przez szukacz gwiazd i pięć czujników Słońca. Orientację zapewni 12 silników korekcyjnych zasilanych hydrazyną[1]. DRACO to teleskop wąskokątny, który poza nawigacją dokona pomiarów rozmiaru i kształtu asteroidy, aby dokładnie wyznaczyć miejsce kolizji. Urządzenie posiada aperturę o wielkości 20,8 centymetra i kąt widzenia wynoszący 0,29°[23]. Zostanie ono uruchomione wraz z systemem SMARTNav cztery godziny przed kolizją[1].

DART z widoczną anteną typu Spiral RSLA

Antena typu RLSA[edytuj | edytuj kod]

Komunikacja z sondą jest zapewniona poprzez specjalną antenę, która została zaprojektowana na rzecz misji DART. Jest to antena wysokiego zysku typu RLSA (Spiral Radial Line Slot Array) operująca w paśmie X. Jest ona używana w należącej do NASA sieci Deep Space Network na częstotliwościach 7,2 i 8,4 GHz. Dodatkowo sonda posiada dwie anteny o niskim zysku[1][27]. Antena Spiral RLSA została przetestowana w różnych środowiskach i spełnia wymagania misji. Technologia ta osiągnęła 6 poziom gotowości technologicznej (TRL, Technology Readiness Level)[27].

CubeSat LICIACube – dodatkowa sonda, która odseparuje się od głównej sondy DART, zanim ta zderzy się z asteroidą

CubeSat LICIACube[edytuj | edytuj kod]

Włoska Agencja Kosmiczna zbudowała na rzecz misji dodatkową, niewielkich rozmiarów sondę LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids). Jest to sonda typu CubeSat o rozmiarze 6U i masie 14 kilogramów, która jest przymocowana do sondy DART. LICIACube odseparuje się od sondy DART dwa dni przed zderzeniem. Sonda ta jest stabilizowana trójosiowo i jej zadaniem jest dostarczenie danych z kolizji sondy DART z asteroidą[1][23][28][29].

LICIACube posiada dwa instrumenty: LEIA (LICIACube Explorer Imaging for Asteroid) – wąskokątna kamera zaprojektowana do przechwytywania obrazów z dużej odległości oraz LUKE (LICIACube Unit Key Explorer) – szerokokątna kamera RGB[23][30].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b c d e f g h i j k l m n o p Double Asteroid Redirection Test (DART) (ang.). NASA Space Science Data Coordinated Archive. [dostęp 2022-01-01].
  2. a b c d Tricia Talbert: Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission (ang.). National Aeronautics and Space Administration. [dostęp 2022-01-01].
  3. Tricia Talbert: DART Launch Moves to Secondary Window (ang.). National Aeronautics and Space Administration, 2021-02-17. [dostęp 2022-01-01].
  4. a b DART’s Mission to Bump an Asteroid (ang.). National Aeronautics and Space Administration. [dostęp 2022-01-01].
  5. a b NASA’s DART Spacecraft Secured In Payload Fairing, Flight Readiness Review Complete (ang.). National Aeronautics and Space Administration. [dostęp 2022-01-01].
  6. a b Patrick Michel, Michael Kueppers, Holger Sierks, Ian Carnelli. European component of the AIDA mission to a binary asteroid: Characterization and interpretation of the impact of the DART mission. „Advances in Space Research”. 62 (8), s. 2261–2272, 26 kwietnia 2017. DOI: 10.1016/j.asr.2017.12.020 (ang.). [dostęp 2022-01-01]. 
  7. a b ESA’s planetary defence test set for 2020 (ang.). European Space Agency, 2015-03-31. [dostęp 2022-01-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-12-30)].
  8. a b c ASTEROID IMPACT & DEFLECTION ASSESSMENT (AIDA) MISSION; OPPORTUNITIES AND TESTS IN A US-EUROPE SPACE MISSION COOPERATION (ang.). 2021-05-25. [dostęp 2022-01-01].
  9. Alixandra Caole Vila: ExoMars Rover Gets Funding Despite Schiaparelli Mars Lander Crash (ang.). 2016-12-07. [dostęp 2022-01-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-12-30)].
  10. Jeff Foust: NASA presses ahead with asteroid mission despite ESA funding decision (ang.). 2016-12-13. [dostęp 2022-01-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2018-02-20)].
  11. Geoff Brown: NASA plans to test asteroid deflection technique designed to prevent Earth impact (ang.). phys.org, 2017-07-04. [dostęp 2022-01-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-12-31)].
  12. Michael Buckley: Asteroid-deflection mission passes key development milestone (ang.). phys.org, 2018-09-07. [dostęp 2022-01-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-12-31)].
  13. NASA Awards Launch Services Contract for Asteroid Redirect Test Mission (ang.). National Aeronautics and Space Administration, 2019-04-11. [dostęp 2022-01-01].
  14. a b A.F. Cheng, P. Michel, C. Reed, A. Galvez, I. Carnelli: DART: Double Asteroid Redirection Test (ang.). EPSC Abstracts, 2012. [dostęp 2022-01-01].
  15. Andrew S. Rivkin, Nancy L. Chabot, Angela M. Stickle, Cristina A. Thomas i inni. The Double Asteroid Redirection Test (DART): Planetary Defense Investigations and Requirements. „The Planetary Science Journal”. 2 (5), s. 173, 2021-08-25. DOI: 10.3847/PSJ/ac063e. ISSN 2632-3338. Bibcode2021PSJ.....2..173R (ang.). [dostęp 2022-01-01]. 
  16. Paul Rincon: Nasa Dart asteroid spacecraft: Mission to smash into Dimorphos space rock launches (ang.). 2021-11-24. [dostęp 2022-01-01].
  17. An asteroid's moon got a name so NASA can bump it off its course (ang.). 2020-06-29. [dostęp 2022-01-01].
  18. DART: Asteroid - eoPortal Directory - Satellite Missions (ang.). directory.eoportal.org. [dostęp 2022-01-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-12-31)].
  19. Spacecraft for asteroid deflection experiment ready for fueling at Vandenberg (ang.). Spaceflight Now, 2021-10-20. [dostęp 2022-01-01].
  20. a b NASA’s DART Prepares for Launch in First Planetary Defense Test Mission (ang.). National Aeronautics and Space Administration, 2021-11-04. [dostęp 2022-01-01].
  21. NASA’s DART Spacecraft Secured In Payload Fairing, Flight Readiness Review Complete (ang.). National Aeronautics and Space Administration. [dostęp 2022-01-01].
  22. Justin A. Atchison, Martin T. Ozimek, Brian L. Kantsiper, Andrew F. Cheng. Trajectory options for the DART mission. „Acta Astronautica”. 123, s. 330–339, 2016-06-01. DOI: 10.1016/j.actaastro.2016.03.032. ISSN 0094-5765. Bibcode2016AcAau.123..330A (ang.). 
  23. a b c d e f g h Impactor Spacecraft (ang.). dart.jhuapl.edu. [dostęp 2022-01-01].
  24. Changing How Solar Power Rolls (ang.). National Aeronautics and Space Administration, 2017-06-19. [dostęp 2022-01-01].
  25. Gridded Ion Thrusters (NEXT-C); NEXT Ion Engine Test Firing (ang.). National Aeronautics and Space Administration. [dostęp 2022-01-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2020-03-21)].
  26. George R. Schmidt, Michael J. Patterson, Scott W. Benson: The NASA Evolutionary Xenon Thruster (NEXT): the next step for U.S. deep space propulsion (ang.). [zarchiwizowane z tego adresu (2017-05-02)].
  27. a b A Spiral Radial Line Slot Array Antenna for NASA's Double Asteroid Redirection Test (DART). W: Matthew Bray: 2020 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and North American Radio Science Meeting. 2020, s. 379–380. DOI: 10.1109/IEEECONF35879.2020.9330400. ISBN 978-1-7281-6670-4. (ang.)
  28. Mission Overview (ang.). dart.jhuapl.edu. [dostęp 2022-01-01].
  29. DART Gets Its CubeSat Companion, Its Last Major Piece (ang.). National Aeronautics and Space Administration, 2021-10-01. [dostęp 2022-01-01].
  30. Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids (ang.). Agenzia Spaziale Italiana. [dostęp 2022-01-01].

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]