ОКЕАНОС
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Jupiter Trojan Asteroid Explorer )
Перейти к навигации Перейти к поиску

ОКЕАНОС
ИменаНегабаритный воздушный змей для исследований и космонавтики во внешней Солнечной системе
Троян Юпитер Проводник астероидов
Тип миссииДемонстрация технологий ,
Разведка,
Возможный возврат образца
ОператорJAXA
Продолжительность миссии≈12 лет
> 30 лет для факультативного возврата образца
Свойства космического корабля
Тип космического корабляСолнечный парус
ПроизводительISAS и DLR
Стартовая масса1400 кг
Посадочная масса≈100 кг
Масса полезной нагрузкиКосмический корабль: 30 кг
Посадочный модуль: 20 кг [1]
Габаритные размерыПарус / солнечная панель:
40 × 40 м (1600 м 2 ) [2]
Посадочный модуль: 65 × 40 см [1]
ВластьМакс: 5 кВт на Юпитере [2]
Начало миссии
Дата запуска2026 г.
РакетаH-IIA или H3 [1]
Запустить сайтКосмический центр Танегасима
ПодрядчикMitsubishi Heavy Industries
Троянский посадочный модуль Юпитер
Дата посадки2039 [2]
Главный телескоп
Длины волнИнфракрасный
Транспондеры
ГруппаX-диапазон
Емкость16 Кбит / с [3]
Большой класс миссии
 

OKEANOS ( Негабаритный воздушный змей для исследований и астронавтики во внешней Солнечной системе ) был предложенной концепцией полета к троянским астероидам , которые делят орбиту Юпитера, с использованием гибридного солнечного паруса для движения; парус планировалось покрыть тонкими солнечными батареями для питания ионного двигателя . В месте анализа собранных образцов было бы выполнено либо непосредственным контактом или с использованием посадочного модуля , несущим масс - спектрометр высокого разрешения. Возможен вариант возврата образца на Землю . [4]

OKEANOS стал финалистом 2 - го класса больших миссий Японского института космоса и астронавтики (ISAS), который будет запущен в 2026 году [2] [5] [6] и, возможно, вернет на Землю образцы троянских астероидов в 2050-х годах. [6] [7] Выигравшей миссией стала LiteBIRD .

Обзор

Миссия OKEANOS была концепцией, впервые предложенной в 2010 году для полета вместе с магнитосферным орбитальным аппаратом Юпитера (JMO) в рамках отмененной миссии Europa Jupiter System - Laplace . [8]

В своей последней формулировке миссия OKEANOS и LiteBIRD стали двумя финалистами Большой миссии Японии Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий . Был выбран LiteBIRD, космический астрономический телескоп с микроволновым фоном . [9]

Анализ состава троянцев Юпитера может помочь ученым понять, как образовалась Солнечная система . Это также поможет определить, какая из конкурирующих гипотез верна: [10] остатки планетезималей во время формирования Юпитера, или окаменелости строительных блоков Юпитера, или захваченные транснептуновые объекты в результате планетарной миграции. Последнее предложение включало спускаемый аппарат для проведения анализов на месте . [11] [12] У этой миссии было несколько вариантов, и самый амбициозный предлагал найти и отправить образцы на Землю для обширных исследований. [13]Если бы он был выбран в апреле 2019 года для разработки, космический корабль был бы запущен в 2026 году [2] и, возможно, предлагал некоторую синергию с космическим кораблем Люси , который пролетит мимо нескольких троянцев Юпитера в 2027 году [14].

Космический корабль

Предполагалось, что космический корабль будет иметь массу около 1285 кг (2833 фунта), включая возможный посадочный модуль [3], и будет оснащен солнечными электроионными двигателями . [5] Парус площадью 1600 м 2 имел двойное назначение - солнечный парус и солнечная панель для выработки электроэнергии. Если бы посадочный модуль был включен, его масса была бы не более 100 кг. Посадочный модуль собирал и анализировал образцы астероида. Более сложная предложенная концепция предполагала, что посадочный модуль снова взлетит, встретится с базовым кораблем и отправит образцы для их транспортировки на Землю.

Солнечный парус и солнечные батареи

Предлагаемый уникальный парус был гибридом, который обеспечивал бы как фотонную тягу, так и электрическую энергию. В JAXA эта система была названа Solar Power Sail. [3] [15] Парус должен был быть сделан из полиимидной пленки толщиной 10 мкм размером 40 × 40 метров (1600 м 2 ) [2], покрытой 30 000 солнечных панелей толщиной 25 мкм, способных генерировать до 5 кВт. на расстоянии от Юпитера , 5,2 астрономических единиц от Солнца . [6] [7] [10] Главный космический корабль должен был располагаться в центре паруса, оснащенный солнечно-электрическим ионным двигателем.для маневрирования и движения, особенно для возможной поездки на Землю с возвратом образцов. [4] [6] [7]

В космическом корабле должна была использоваться технология солнечного паруса, первоначально разработанная для успешного IKAROS (межпланетный воздушный змей, ускоряемый радиацией Солнца), который был запущен в 2010 году и чей солнечный парус имел размер 14 м × 14 м. [6] [15] Как и в случае с IKAROS, солнечный угол паруса можно было бы изменить путем динамического управления отражательной способностью жидкокристаллических дисплеев (LCD) на внешнем краю паруса, чтобы давление солнечного света создавало крутящий момент для изменения его ориентация. [16]

Ионный двигатель

Ионный двигатель , предназначенный для миссии был назван μ10 HISP. Планировалось, что удельный импульс 10 000 секунд, мощность 2,5 кВт и максимальная величина тяги 27 мН для каждого из четырех двигателей. [17] [18] Система электрического двигателя была бы улучшенной версией двигателя из миссии Хаябуса , используемой для маневрирования, и особенно для дополнительной поездки на Землю с возвратом образцов. [15] [18] Исследование показало потребность в 191 кг ксенонового топлива, если было решено вернуть образец на Землю. [18]

Спускаемый аппарат

Спускаемый аппарат
Параметр / единицы [1]

[19]

Масса≤ 100 кг (220 фунтов)
Габаритные размерыЦилиндрический: диаметр 65
см, высота 40 см
ВластьНеперезаряжаемый аккумулятор
Инструменты
(≤ 20 кг)
  • Панорамная камера ( видимая и инфракрасная )
  • инфракрасный микроскоп
  • Рамановский спектрометр
  • магнитометр
  • Тепловой радиометр
Отбор пробПневматическая
глубина: ≤1 м

В концепции миссии рассматривалось несколько сценариев, целей и архитектур. Самый амбициозный сценарий предполагал анализ на месте и возврат пробы с помощью спускаемого аппарата. Эта концепция посадочного модуля была результатом сотрудничества Немецкого аэрокосмического центра (DLR) и японской JAXA , начиная с 2014 года. [3] Космический аппарат должен был развернуть посадочный модуль массой 100 кг [4] [1] на поверхности 20–30-километрового троянца. астероид для анализа его подповерхностных летучих компонентов, таких как водяной лед, с помощью 1-метровой пневматической дрели, работающей на газообразном азоте под давлением. Некоторые пробы подземных вод должны были быть перенесены на бортовой масс-спектрометр для анализа летучих веществ. [4]Масса научной полезной нагрузки спускаемого аппарата, включая систему отбора проб, не превышала бы 20 кг. Посадочный модуль должен был питаться от батарей и должен был выполнять автономный спуск, посадку, отбор проб и анализ. [3] Некоторые образцы должны были быть нагреты до 1000 ° C для пиролиза с целью изотопного анализа. Концептуальная полезная нагрузка посадочного модуля должна была включать панорамную камеру (видимую и инфракрасную), инфракрасный микроскоп, рамановский спектрометр , магнитометр и тепловой радиометр. [20] Посадочный модуль проработал бы около 20 часов, используя питание от батареи. [1]

Если должен был быть выполнен возврат пробы, спускаемый аппарат должен был взлететь тогда, встретиться и доставить образцы поверхности и подповерхности на базовый корабль, парящий выше (на расстоянии 50 км), для последующей доставки на Землю в возвращаемой капсуле. [5] [3] Посадочный модуль был бы отброшен после передачи образца.

Концептуальная научная полезная нагрузка

На посадочном модуле
[1]
  • Масс-спектрометр
  • Гиперспектральный микроскоп
  • Гиперспектральный панорамный формирователь изображений
  • Оптическая навигационная камера
  • Лазерный дальномер
  • 3-осевой магнитометр Fluxgate
  • Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS)
  • Пробоотборник с поверхности и под землей
На космическом корабле
  • Инфракрасный телескоп Exo- Zodiacal (EXZIT) представляет собой телескоп диаметром 10 см. [2] [21]
  • Поляриметр гамма- всплесков (ГАП-2)
  • Моностатический радар для изображения внутренних структур тела [22]
Прикреплен к парусу
[2]
  • Массивные детекторы пыли большой площади (АЛДН-2)
  • Magnetic Field Experiment (MGF-2) - феррозондовый магнитометр.

GAP-2 и EXZIT были инструментами для астрономических наблюдений и не предназначались для изучения троянских астероидов. Эти двое провели бы оппортунистические опросы, используя траекторию миссии. GAP-2 позволил бы определить местоположение гамма-всплесков с высокой точностью, сопоставив его с наземными обсерваториями. EXZIT, поскольку зодиакальный свет становится значительно слабее за поясом астероидов, позволил бы телескопу наблюдать космический инфракрасный фон . MGF-2 был возможным преемником инструмента MGF на борту спутника Arase , а ALADDIN-2, GAP-2 были возможными преемниками соответствующих инструментов на борту IKAROS .

Смотрите также

  • CubeSail  - Планируемый космический корабль с солнечным парусом
  • DESTINY +  - Запланированная миссия JAXA по пролету астероида с использованием солнечной электрической тяги.
  • ИКАРОС  - Первый межпланетный космический корабль на солнечном парусе
  • LightSail 2
  • Люси (космический корабль)
  • НаноПарус-Д2
  • Разведчик по околоземным астероидам  - Планируемый космический корабль с солнечным парусом
  • Лунный фонарик  - Планируемый космический аппарат НАСА для выхода на лунную орбиту

использованная литература

  1. ^ a b c d e f g НАУКА И ИССЛЕДОВАНИЯ В СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ МИССИЯ OKEANOS НА ЮПИТЕР-ТРОЯНСКИЙ АСТЕРОИД Т. Окада, Т. Ивата, Дж. Мацумото, Т. Чуджо, Ю. Кебукава, Дж. Аоки, Ю. Каваи , С. Йокота, Ю. Сайто, К. Терада, М. Тойода, М. Ито, Х. Ябута, Х. Юримото, К. Окамото, С. Мацуура, К. Цумура, Д. Йонетоку, Т. Михара, А. Мацуока, Р. Номура, Х. Яно, Т. Хираи, Р. Накамура, С. Уламек, Р. Яуманн, Ж.-П. Бибринг, Н. Гранд, Ч. Сопа, Э. Паломба, Дж. Хелберт, А. Херике, М. Гротт, Х. У. Остер, Г. Клингельхофер, Т. Сайки, Х. Като, О. Мори, Дж. Кавагути; 49-я Конференция по изучению луны и планет, 2018 г. (Отчет LPI № 2083)
  2. ^ a b c d e f g h ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДИСКА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ВО ВРЕМЯ КРЕЙСЕРСКОЙ ФАЗЫ МИССИИ СОЛНЕЧНОГО ПАРУСА Т. Ивата, Т. Окада, С. Мацуура, К. Цумура, Х. Яно, Т. Хираи, А. Мацуока, Р. Номура, Д. Йонетоку, Т. Михара, Ю. Кебукава, М. Ито, М. Йошикава, Дж. Мацу-мото, Т. Чуджо и О. Мори; 49-я Конференция по изучению луны и планет, 2018 г. (Доклад LPI № 2083)
  3. ^ a b c d e f Прямое исследование троянского астероида Юпитер с использованием солнечной энергии. Парус Осаму Мори, Хидеки Като и др. 2017 г.
  4. ^ a b c d Сценарий выборки для миссии по исследованию троянских астероидов. Архивировано 31 декабря 2017 года на Wayback Machine. Джун Мацумото, Джун Аоки, Юске Оки, Хадзиме Яно; 2015 г.
  5. ^ a b c Дизайн траектории для исследования троянских астероидов Юпитера с помощью Solar Power Sail Таканао Сайки, Осам Мори Институт космоса и астронавтики (ISAS), JAXA 2017
  6. ^ a b c d e JAXA Sail to Trojan Asteroids Юпитера Пол Гилстер, Centauri Dreams 15 марта 2017 г.
  7. ^ a b c Огромный парус будет способствовать миссии JAXA к троянским астероидам и обратно Сюсукэ Мурай, The Japan Times, 21 июля 2016 г.
  8. ^ Sasaki, Шио (2010). «Магнитосферный орбитальный аппарат Юпитера и исследователь троянских астероидов» (PDF) . КОСПАР . Проверено 26 августа 2015 года .
  9. ^ Дорожная карта 2017 - Фундаментальные концепции для продвижения крупных научно-исследовательских проектов 28 июля 2017 г.
  10. ^ a b Миссия Solar Power Sail к троянам Юпитера Архивировано 31 декабря 2015 г. на Wayback Machine 10-я Международная конференция IAA по недорогостоящим планетарным миссиям 19 июня 2013 г.
  11. ^ OKEANOS - Миссия по сближению с троянским астероидом Юпитера и приземлению с использованием паруса на солнечной энергии Окада, Тацуаки; Мацуока, Аяко; Уламек, Стефан; Хельберт, Йорн; Herique, M. Alain; Паломба, Эрнесто; Яуманн, Ральф; Гротт, Матиас; Мори, Осаму; Ёнетоку, Дайсуке; 42-я научная ассамблея COSPAR, проходившая 14–22 июля 2018 г. в Пасадене, Калифорния, Abstract id. B1.1-65-18
  12. ↑ Системное проектирование парусного корабля на солнечной энергии для исследования астероидов, троянского коня Юпитера Осаму МОРИ, Дзюн МАЦУМОТО, Тошихиро ЧУДЗО, Хидеки КАТО, Таканао САЙКИ, Дзюнъитиро КАВАГУЧИ, Шигео КАВАСАКИ, Тацуаки ОКАДА, Такахиро ИВАТА, Ютасуки ОКАДА, Такахиро ИВАТА; J-Stage doi : 10.2322 / tastj.16.328
  13. ^ Научное исследование и аппаратура миссии OKEANOS к астероиду Троян Юпитер с использованием солнечного паруса Тацуаки Окада, Йоко Кебукава, Дзюн Аоки; Планетарная и космическая наука, том 161, 15 октября 2018 г., страницы 99-106 doi : 10.1016 / j.pss.2018.06.020
  14. ^ Стратегия исследования малых тел ISAS Лунная и планетарная лаборатория Университета Аризоны, семинар JAXA (2017)
  15. ^ a b c IKAROS и Solar Power Sail - Craft Missions for Outer Planetary Region Архивировано 26 января 2017 г. на Wayback Machine Дж. Кавагути (JAXA) 15 июня 2015 г.
  16. ^ Жидкокристаллическое устройство с отражающей микроструктурой для контроля ориентации Тошихиро Чуджо, Хирокадзу Исида, Осаму Мори и Дзюнъитиро Кавагути Центр аэрокосмических исследований doi : 10.2514 / 1.A34165
  17. ^ Модельный ряд микроволновых разрядных ионных двигателей JAXA
  18. ^ a b c Миссия Анализ образцов, возвращаемых с троянского астероида Джованни, проведенный компанией Solar Power Sail Jun Matsumoto, Ryu Funase и др. Пер. JSASS Aerospace Tech. Япония Vol. 12, № ists29, с. Пк_43-Пк_50, 2014 г.
  19. ↑ Научные эксперименты над астероидом-троянцем Юпитером в рамках парусной миссии на солнечной энергии (PDF). О. Мори, Т. Окада1 и др. 47-я Конференция по изучению луны и планет (2016 г.).
  20. ^ Зонд троянского астероида (на японском языке) JAXA
  21. ^ EXZIT телескоп JAXA
  22. ^ Jupiter троянца неглубоко подповерхностного: прямые наблюдения РЛС на борту OKEANOS миссии Ален Herique, Пьер Бек, Патрик Мишель, Wlodek Кофман, Atsushi Кумамото, Tatsuaki Окада, Дирк Plettemeier; EPSC Abstracts Vol. 12, EPSC2018-526, 2018 Европейский планетарный конгресс 2018
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=OKEANOS&oldid=1029921910 »
Contribute a better translation