«Хаябуса-2» готовится к новой миссии: аппарат проведёт высокоскоростную разведку астероидов
Межпланетная станция «Хаябуса-2» (Hayabusa2), завершившая основную миссию по доставке образцов астероида Рюгу в 2020 году, готовится к новому этапу. Утверждён сценарий расширенной миссии, которая направлена на исследование астероида (98943) Торифуне (Torifune 2001 CC21) уже в 2026 году и объекта 1998 KY26 в 2031 году. Этот этап служит не только научным целям, но и отработке технологий планетарной защиты.
Выбор траектории EAEEA (Земля-Астероид-Земля-Земля-Астероид) стал результатом компромисса между научной значимостью и баллистическими ограничениями. Альтернативный сценарий EVEEA с пролетом Венеры был отклонён из-за риска перегрева систем аппарата. Пролёт Торифуне запланирован на июль 2026 года при расстоянии 0,81 а.е. от Солнца, что позволяет сохранить допустимый тепловой режим.
Астероид Торифуне, относящийся к группе Аполлона (класс околоземных астероидов, орбита которых пересекает орбиту Земли, и большая полуось которых больше 1 а.е.; названы в честь астероида (1862) Аполлон), имеет диаметр около 450 метров и период вращения 5,02 часа. Его орбита характеризуется негравитационным ускорением, вызванным эффектом Ярковского, который возникает из-за неравномерного излучения тепла от поверхности астероида и может со временем изменять орбиту астероида, особенно для небольших тел. Это делает объект важным для изучения динамики малых тел.
Источник: JAXAПролет на скорости 5,25 км/с и минимальном расстоянии 1–10 км от центра масс астероида представляет собой серьёзный инженерный вызов. Эта операция является одной из самых амбициозных в истории космонавтики: для сравнения, пролёты миссий Lucy и New Horizons осуществлялись на дистанциях в сотни и тысячи километров соответственно. По уровню сложности и близости к цели новая миссия «Хаябуса-2» сопоставима лишь с результатами миссии Deep Space 1 (26 км) или Chang’E-2 (0,77 км). Фундаментальный инженерный вызов заключается в том, «Хаябуса-2», изначально спроектированная для плавного сближения и и обладает жестким ограничением на скорость углового манёвра.
Это диктует стратегию фиксации, при которой ориентация станции остаётся неизменной на протяжении большей части сближения, с проведением минимальной коррекции на несколько градусов непосредственно перед моментом максимального сближения для удержания цели в поле зрения. Критическим ограничением являются фазовые углы Солнца: условия освещённости позволяют проводить наблюдения только до пролёта (фазовый угол ~20° за 5 часов до сближения), после чего аппарат входит в область глубокой тени объекта (угол ~160°), что делает пост-пролётную съёмку невозможной.
Сценарий пролёта включает три фазы: наземный контур навигации, бортовую автономную коррекцию траектории и научную фазу. Приборы зонда должны отработать в синергии для получения максимально подробных данных о составе и структуре астероида. Особое внимание уделено фазовым углам и точности измерений, которые крайне важны для анализа поверхности.
Первая фаза — наземный контур (с T-10 суток до T-12 часов) — опирается на оптическую навигацию и коррекцию эфемерид цели при поддержке наземных обсерваторий.
Вторая фаза — бортовой автономный контур (с T-12 часов до T-5 минут) — использует алгоритмы оптической относительной навигации для финальной коррекции траектории.
Заключительная научная фаза охватывает последние 5 минут перед сближением, когда все ресурсы системы направлены на сбор данных. Приборный комплекс в это время работает в режиме максимальной синергии. Многоспектральная камера ONC-T выполняет поиск спутников, уточнение оси вращения и картографирование поверхности. Инфракрасный термограф TIR фиксирует тепловые потоки, позволяя вычислить такие параметры, как тепловая инерция и пористость реголита, что важно для понимания структуры поверхности малых тел. Спектрометр NIRS3 переходит от интегральных наблюдений к измерениям с пространственным разрешением за 50 секунд до пролёта, ведя поиск полос поглощения, специфичных для гидратированных минералов (3 мкм). Лазерный альтиметр LIDAR задействуется в «дальнем режиме» с порогом чувствительности 25 км.
Параллельно продолжается радиометрическая калибровка приборов и мониторинг внешней среды, включая зодиакальный свет и джеты комет.
В более широком стратегическом контексте миссия послужит важным инструментом в архитектуре планетарной защиты. Исследование Торифуне позволит провести калибровку моделей кинетического отклонения опасных объектов, развивая опыт миссий DART и Hera. Точная характеристика свойств (масса, пористость, прочность) необходима для определения такого параметра, как коэффициент передачи импульса, который количественно описывает эффективность изменения орбиты астероида при ударном воздействии. Демонстрация возможности быстрой разведки с использованием платформ, завершивших основную миссию, опирается на высокую эффективность и экономичность такого подхода для оперативного реагирования на астероидную угрозу. Успех пролёта Торифуне не только подтвердит технологическую гибкость систем «Хаябуса-2», но и внесёт большой вклад в понимание механизмов транспорта вещества в ранней Солнечной системе.
Руководителями обновлённой миссии остаются специалисты JAXA, включая Юити Цуду (Yuichi Tsuda) и Таканао Саики (Takanao Saiki). Они отвечают за навигацию и управление аппаратом, который должен пройти вблизи астероида с минимальной дистанцией. Цуда был руководителем основной миссии к астероиду Рюгу, а теперь курирует расширенную миссию. Саики — ведущий инженер по навигации и управлению, который разрабатывает алгоритмы для нового режима пролёта.
© iXBT
