«Хаябуса-2» готовится к новой миссии: аппарат займется скоростной разведкой астероидов

Космический аппарат совершит сверхскоростной пролет мимо астероидов, продемонстрировав новый способ их оперативного изучения

Межпланетная станция «Хаябуса-2», успешно завершившая в 2020 году свою базовую миссию по доставке грунта с астероида Рюгу, приступает к следующему этапу. Утвержденный план расширенной экспедиции предполагает исследование астероида (98943) Торифуне (2001 CC21) в 2026 году, а затем объекта 1998 KY26 в 2031-м. Эти маневры преследуют не только фундаментальные научные цели, но и призваны отработать перспективные технологии обеспечения планетарной безопасности.

Выбранная траектория движения EAEEA (Земля–Астероид–Земля–Земля–Астероид) стала оптимальным решением, учитывающим научные задачи и баллистические ограничения. От сценария с гравитационным маневром у Венеры (EVEEA) пришлось отказаться из-за высокой вероятности перегрева бортовых систем. Пролет мимо Торифуне намечен на июль 2026 года; на расстоянии 0,81 а.е. от Солнца станция сможет функционировать в рамках допустимого теплового режима.

Астероид Торифуне принадлежит к группе Аполлонов — околоземных объектов, пересекающих орбиту Земли. Его диаметр составляет около 450 метров, а период вращения вокруг своей оси — 5,02 часа. Особый интерес для науки представляет наличие негравитационного ускорения, вызванного эффектом Ярковского: неравномерный нагрев поверхности и последующее излучение тепла со временем меняют траекторию движения объекта. Изучение этого феномена критически важно для понимания динамики малых небесных тел.

Пролет мимо астероида на скорости 5,25 км/с сближение на дистанцию от 1 до 10 км от центра масс — сложнейшая инженерная задача. Для сравнения, миссии Lucy и New Horizons проходили на удалении в сотни и тысячи километров. Новая задача «Хаябусы-2» по уровню технической сложности сопоставима лишь с достижениями аппаратов Deep Space 1 и Chang’E-2. Главная трудность заключается в том, что станция изначально проектировалась для плавного маневрирования, поэтому ее возможности по быстрому развороту крайне ограничены.

В связи с этим была разработана стратегия «фиксации»: ориентация зонда сохраняется почти неизменной на всем пути, а непосредственно перед сближением выполняется лишь минимальная коррекция угла обзора. Существенным ограничением является освещенность: условия позволяют вести полноценные наблюдения только до момента пролета (фазовый угол около 20° за пять часов до сближения). В дальнейшем аппарат попадает в глубокую тень объекта (фазовый угол до 160°), что делает фотосъемку после пролета невозможной.

Процесс сближения разделен на три последовательных этапа: наземное навигационное сопровождение, автоматическая бортовая коррекция и научная фаза. Все приборы зонда должны работать в тесной связке для получения максимально качественных данных о составе и строении астероида.

Первая фаза — наземный контроль (от T-10 суток до T-12 часов) — опирается на оптическую навигацию и уточнение орбит с помощью наземных телескопов.
Вторая фаза — автономная (от T-12 часов до T-5 минут) — использует бортовые алгоритмы для ювелирной корректировки траектории.
Завершающая научная фаза длится всего 5 минут перед сближением, когда все мощности системы брошены на сбор информации. Камера ONC-T займется поиском спутников и картографированием, а инфракрасный термограф TIR измерит тепловые потоки для оценки пористости реголита. Спектрометр NIRS3 за 50 секунд до пролета начнет поиск гидратированных минералов, а лазерный дальномер LIDAR будет работать в режиме высокой чувствительности. Параллельно будут проводиться радиометрическая калибровка и фоновые измерения среды.

В долгосрочной перспективе миссия станет важным элементом архитектуры планетарной обороны. Данные о Торифуне позволят откалибровать модели кинетического отклонения астероидов, дополняя наработки миссий DART и Hera. Определение таких параметров, как масса, прочность и пористость, необходимо для понимания эффективности изменения орбиты небесного тела при ударном воздействии. Демонстрация возможности использования уже отработавших свой ресурс аппаратов для новых задач — это эффективный и экономичный подход к борьбе с потенциальными космическими угрозами. Успех миссии не только подтвердит гибкость систем «Хаябусы-2», но и расширит наши знания о процессах распределения вещества в ранней Солнечной системе.

Руководство расширенной программой осуществляют эксперты JAXA Юити Цуда и Таканао Саики. Цуда, возглавлявший основную экспедицию к астероиду Рюгу, теперь курирует и этот проект, а Саики, ведущий инженер по навигации, отвечает за создание алгоритмов для уникального скоростного режима пролета.

 

Источник: iXBT