مأموریت تست هدایت مسیر سیارک دوتایی DART

مأموریت تست هدایت مسیر سیارک دوتایی (DART) (Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission

ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) در حال برنامه‌ریزی یک ماموریت فضایی مشترک هستند که  برای تغییر مدار سیارکهای خطرناک برای زمین اجرا می‌شود. این ماموریت به نام “ارزیابی ضربه و انحراف سیارک” (AIDA) نامیده می‌شود. بخش ناسای این ماموریت – DART نامیده می‌شود – در سال 2021 با هدف تغییر مدار یک سیارک در سال 2022 برنامه‌ریزی شده است. ماموریت ESA به نام Hera چند سال بعد صورت می‌گیرد که به منظور انجام اندازه‌گیری‌های دقیق موردنیاز برای آشکارسازی این است که آیا DART کار خود را خوب انجام داده است یا نه. در 4 فوریه 2019 در بیانیه‌ای ESA توضیح داد:

هدف این ماموریت، یک سیستم سیارکی دوگانه است که Didymos نامیده می‌شود که به نزدیک 11 میلیون کیلومتری (حدود 7 میلیون مایل) زمین در سال 2022 می‌رسد. بدنه اصلی 800 متر (حدود 2600 فوت) توسط ماه 160 متری (حدود 525 فوت) می‌باشد که به صورت غیر رسمی “Didymoon” نامیده می‌شود.

همانطور که DART در حال برنامه‌ریزی برای پرتاب در سال 2021 است، Hera تنها چند سال پس از برخورد DART به Didymos می‌رسد.

ماموریت تست هدایت مسیر سیارک دوتایی (DART) توسط ناسا و آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز (JHU / APL) با پشتیبانی مراکز ناسا هدایت می‌شود: آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL)، مرکز پرواز فضایی گودارد (GSFC) و مرکز فضایی جانسون (JSC).

DART اولین نمایش تکنیک تاثیر حرکتی برای تغییر مسیر سیارک در فضا خواهد بود. مأموریت DART در فاز B به رهبری JHU / APL و توسط دفتر برنامه مأموریت سیاره‌ای در مرکز پرواز فضایی مارشال برای دفتر هماهنگی دفاعی ناسا اداره می‌شود.

دو نمایش متفاوت از اتوبوس فضاییDART

DRACO (مخفف دوربین تشخیص سیارک Didymos برای OpNav است) براساس ابزار LORRI با رزولوشن بالا افق‌های نور ساخته شده است. نمای چپ همچنین آنتن  the Radial Line Slots Array (RLSA) با (آرایه‌های خورشیدی بسته شده) را نشان می‌دهد. نمای ایزومتریک در سمت راست یک نمایش واضحتر از موتور یونی NEXT-C را نشان می‌دهد.

DART یک تئوری دفاع سیاره‌ای است که یکی از فن‌آوری‌ها برای جلوگیری از تاثیر سیارکهای خطرناک بر زمین است: ضربه‌گیر جنبشی. هدف اصلی DART، نشان دادن یک اثر سینتیکی بر یک سیارک کوچک است. سیارک دوتایی نزدیک زمین (65803) Didymos هدف DART است. در حالی که بدنه اولیه Didymos تقریبا 800 متر است، بدنه ثانویه آن (یا “moonlet”) دارای اندازه 150 متری است، که بیشتر از اندازه سیارک‌ها می‌باشد که می‌تواند خطر بیشتری برای زمین ایجاد کند.

بررسی اجمالی فضاپیمای DART با آرایه‌های خورشیدی گسترده (ROSA). با آرایه‌های گسترده ROSA اندازه کامل DART برابر با 12.5 متر (494 اینچ) در 2.4 متر (98.1 اینچ) است.

فضاپیمای DART به وسیله یک دوربین دوطرفه و نرم افزار ناوبری مستقل خودمختار، عمدتا خود را به طرف moonlet با سرعت تقریبی 6 کیلومتر بر ثانیه شیرجه می‌زند. این برخورد باعث می‌شود که سرعت moonlet در مدار آن در اطراف بدنه اصلی یک درصد کاهش یابد، که این مقدار با استفاده از تلسکوپ بر روی زمین اندازه‌گیری شود.

آرایه ROSA در اواخر سال 2017 در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) آزمایش شد. این اولین آزمایش فضایی ROSA بود. این تصویر ROSA را متصل به ISA ‘CanadaArm2’ در موقعیت ‘rolled up’ نشان می‌دهد.

آرایه ROSA در اواخر سال 2017 در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) آزمایش شد. این اولین آزمایش فضایی ROSA بود. این تصویر ROSA کامل را نشان می‌دهد.

فضاپیمای DART با استفاده از سیستم ناوبری پیشرفته (NEXT-C)، به عنوان اولین سیستم نیروی محرکه در فضا، از نانوسکوپی تکامل‌یافته (NEXT-C) استفاده می‌کند. NEXT-C نسل بعدی سیستمی است که براساس سیستم تکامل فضاپیمای داون استفاده می‌شد و در مرکز تحقیقاتی گلن در اوهایو ساخته شده است

محدوده پرتاب فضاپیمای DART ناسا در اواخر دسامبر 2020 آغاز ‌شده و در ماه می سال 2021 پرتاب می‌شود. در اوائل ماه اکتبر 2022، زمانی که سیستم Didymos در 11 میلیون کیلومتری زمین قرار دارد، می‌تواند مشاهدات تلسکوپ‌های زمینی و رادارهای سیاره‌ای را مشاهده کند برای اندازه گیری تغییر در سرعت حرکت به moonlet مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

DART در سالهای 2020 و تا 2021 به صورت تجاری یا نظامی به مدارهای ژئوسنیک ارسال می‌شود. با استفاده از موتور محرک یونی NEXT-C، DART از فرکانس ماهواره‌های ژئوسنیک و ماه برای رسیدن به یک نقطه فرار برای خروج از سیستم زمین ـ ماه  در مسیر Didymos استفاده خواهد برد.

تصاویر رادیوتلسکوپ ارسیبو از سیارک نزدیک به زمین (65803) Didymos و ماهیت آن، که در 23، 24 و 26 نوامبر 2003 گرفته شده است. قابلیتهای رادارهای سیاره‌ای ناسا، دانشمندان را قادر می‌سازد تا شکل، جاذبه و تخته‌سنگ‌های بزرگ ممکن را بر روی سطوح کوچک  این جهانها مشاهده کنند. آرسیبو با داده‌های نورسنجی فوتومتریک  نشان می‌دهد که Didymos یک سیستم دوتایی است و تصاویر رادار بطور واضح بدنه ثانویه را نشان می‌دهد.

تصویر شبیه‌سازی سیستم Didymos، به دست آمده از نورسنجی و داده‌های رادار. بدنه اولیه حدود قطر 800 متر است و قطری حدود 150 متر دارد. آنها فقط بیش از یک کیلومتر فاصله دارند. بدنه اولیه یک بار در هر 2.26 ساعت می‌چرخد در حالی که moonlet به آن قفل شده است یک بار در هر 11.9 ساعت نسبت به بدنه اولیه می‌چرخد. تقریبا یک ششم جمعیت شناخته شده سیارکهای نزدیک زمین (NEA) سیستم‌های دوتایی یا چندگانه هستند.

اعتبار Naidu et al.، Workshop AIDA، 2016

نمایش مأموریت DART که تأثیر بر روی بدنه دوم سیارک (65803) Didymos را نشان می‌دهد. مشاهدات پس از ضربه تلسکوپهای نوری مبتنی بر زمین و رادار سیاره‌ای، به نوبه خود، تغییر در مدار آن را اندازه‌گیری می‌کند.

نمودار مقایسه‌ای از تمام سیارکها و دنباله‌دارهایی که تاکنون  توسط فضاپیماها دیده شده است. در این نمودار، سیارک Didymos به صورت نقطه بزرگتری دیده‌ می‌شود،  در حالی که Didymoon به سختی در حد یک  پیکسل رویت می‌شود. تصویر از Planetary Society/ ESA.

ESA گفت اندازه کوچک Didymoon یکی از دلایلی بود که برای این آزمایش انتخاب شد. این سیارک کوچک  نیز به خاطر اندازه آن در کلاس خطرناک سیارک‌های نزدیک زمین قرار دارد: بدنه‌های بزرگتر می‌توانند به راحتی ردیابی شوند، بدنه‌های کوچکتر منفجر می‌شوند یا آسیبهای کمتری را به وجود می‌آورند، در حالی که یک Impymoctor می‌تواند کل منطقه سیاره ما را نابود کند.

با مراجعه به لینکهای زیر در مورد مأموریت هرا از ESA و مأموریت DART از ناسا بیشتر بخوانید:

https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Hera/ESA_plans_mission_to_smallest_asteroid_ever_visited

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منابع:

1- Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission

https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart

2-A plan to knock an asteroid off course

By Deborah Byrd in SPACE | February 5, 2019

NASA has a plan to knock an asteroid off course