NASA微型太阳帆探测器NEA Scout将追赶和观测袖珍小行星

2022年01月23日 18:57 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

近地小行星探测器将访问一颗估计比校车还小的小行星--这是有史以来由航天器研究的最小的小行星。随着Artemis I的空载试飞,美国宇航局的鞋盒大小的近地小行星侦察器将追寻一个将成为航天器所访问的最小的小行星。它将通过展开一个太阳帆来利用太阳辐射带来的能量进行推进,使之成为该机构的第一个此类深空任务。

具体的目标是2020 GE,一颗尺寸小于60英尺(18米)的近地小行星(NEA)。直径小于330英尺(100米)的小行星以前从未被近距离探索过。航天器将使用其科学相机进行近距离观察,测量该物体的大小、形状、旋转和表面特性,同时寻找可能围绕2020年GE的尘埃和碎片。

由于相机的分辨率低于每像素4英寸(10厘米),该任务的科学团队将能够确定2020 GE是否是固体--像一块巨石--或者它是否由较小的岩石和灰尘组成,像它的一些较大的小行星如Bennu一样聚在一起。2020年GE代表了我们目前对其知之甚少的一类小行星。

NEA Scout由一个小的、鞋盒大小的CubeSat(左上)和一个薄的、铝涂层的太阳帆组成,在航天器在Artemis I上发射后,太阳帆将利用阳光将立方体卫星推进到一颗小行星上(如右图中的描述)

2020 GE于2020年3月12日首次被亚利桑那大学的卡塔利娜巡天计划观测到,作为其为NASA行星防御协调办公室寻找近地天体的一部分。

NEA Scout由位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心和JPL在NASA先进探索系统部门下开发,是一项科学和技术示范任务,用于将加强该机构对小型NEA的了解。它采用六单元立方体卫星的形式,将作为10个次级有效载荷之一搭乘太空发射系统(SLS)火箭,该火箭将不早于2022年3月在佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心发射。然后,NEA Scout将从连接火箭和猎户座航天器的适配器环上的分配器中部署。

该任务将为未来可能利用小行星资源的人类和机器人任务充当一个灵活的侦察兵--并将获得关于这类NEA的重要行星防御见解。尽管从行星防御的角度来看,大型小行星是最受关注的,但像2020 GE这样的物体要常见得多,尽管它们的体积较小,但也会对我们的星球造成危害。车里雅宾斯克流星是由一颗直径约65英尺(20米)的小行星引起的--它于2013年2月15日在俄罗斯城市上空爆炸,产生的冲击波打破了整个城市的窗户,使1600多人受伤。

了解更多关于小行星2020 GE的信息只是NEA Scout工作的一部分。它还将展示用于深空相遇的太阳帆技术。当发射后从分配器中释放出来时,航天器将使用不锈钢合金吊杆来展开一个太阳帆,这个太阳帆将从一个小包装扩大到一个大约有球拍球场大小的帆,即925平方英尺(86平方米)。

这种轻巧的、像镜子一样的帆由比人的头发还细的塑料涂层铝制成,将通过反射太阳光子--从太阳辐射出来的光量子粒子来产生推力。船帆将提供NEA Scout的大部分推进力,但小型冷气推进器与有限的推进剂供应也将协助进行机动和定位。这是一个巨大的挑战。对于小行星的特征描述任务,立方体卫星上原本根本没有足够的空间用于大型推进系统和它们所需的燃料。

阳光作为一种恒定的力量,所以一个配备了大型太阳帆的微小航天器最终可以每秒行驶数英里。太阳帆是一种高性能的推进系统,适用于低质量和低体积的航天器。NEA Scout将通过翻转和倾斜其帆来改变阳光的角度进行机动,改变推力的大小和旅行的方向,类似于船只利用风来航行。

2023年9月,小行星2020 GE将接近地球,在月球的引力帮助下,NEA Scout将聚集足够的速度来追赶。任务导航员将在航天器接近小行星一英里范围内之前对NEA Scout的轨迹进行微调。NEA Scout将完成可能是有史以来最慢的小行星飞越--相对速度低于每秒100英尺[30米]。这让我们有几个小时的时间来收集宝贵的科学资料,并使我们能够近距离看到这类小行星的模样。

NEA Scout为未来的太阳帆搭建了舞台。美国宇航局的先进复合太阳帆系统将展示新颖、轻质的吊杆,以便在2022年发射后从立方体卫星上展开太阳帆。之后,Solar Cruiser,一个18000平方英尺(近1700平方米)的太阳帆技术演示,将在2025年利用太阳光向太阳旅行,使未来的任务能够更好地监测空间天气。

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