Japońska sonda kosmiczna Hayabusa2 wykonała spektakularne zdjęcia asteroidy bliskiej Ziemi po bardzo bliskim przelocie w dniu 5 lipca, ale zanim zespoły zgodziły się na tę śmiałą próbę, konieczna była gorąca debata.
Gdy zdjęcia asteroidy Torifune przybył rankiem 6 lipca czasu japońskiego Makoto Yoshikawa i jego zespół z Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych (JAXA) dostałem dwie niespodzianki na raz. Torifune okazało się układem podwójnym kontaktowym, w którym dwa kawałki skały połączyły się pod wpływem grawitacji, a otrzymane obrazy również były większe, niż oczekiwano.
„Nie wyobrażaliśmy sobie czegoś takiego kontakt binarny”, Yoshikawa, były kierownik misji Hayabusa2powiedzieli naukowcom zebranym 10 lipca na konferencji Asteroids, Comets and Meteors w Poznaniu. „Początkowo nie sądziliśmy, że uda nam się uzyskać tak bardzo duże zdjęcie. Być może zrobimy bardzo małe zdjęcie, ale obraz był znacznie większy, niż się spodziewaliśmy”.
Podwójną niespodzianką był efekt wielomiesięcznych debat między zespołami naukowymi i inżynieryjnymi oraz propozycja złożona w ostatniej chwili, która zaniepokoiła niektórych naukowców, którym miał służyć. Ostatecznie przelot był tak blisko, że znajdował się na granicy tego, do czego zaprojektowano starzejący się statek kosmiczny.
Sonda Hayabusa2 została wystrzelona w grudniu 2014 r. i spotkała się z asteroidą Ryugu cztery lata później. Sonda zebrała próbki i dostarczył je na Ziemię w 2020 rokurealizując swoje główne cele. Następnie JAXA zaplanowała przelot w pobliżu asteroidy i spotkanie z małą asteroidą 1998 KY26 w 2031 roku.
Zwykle w przypadku przelotów najbliższa odległość wynosi 100 kilometrów (62 mil), powiedział Yoshikawa, ale w przypadku Hayabusa2 nie byłaby to wystarczająco mała odległość, aby uzyskać dobre zdjęcia. Hayabusa2 została zaprojektowana do operacji spotykania i operacji zbliżeniowych, w tym zawisu, korygowania i lądowania – a nie do przelotów z dużą prędkością 5,3 km na sekundę (3,3 mil na sekundę). Jego kamery również nie zostały zaprojektowane do szybkiego obrotu.
Według Yoshikawy członkowie zespołu naukowego odparli. W odległości 100 kilometrów kamery Hayabusa2 ledwo rejestrowały obraz asteroidaglobalny kształt. Inżynieria odpowiedziała propozycją 10 kilometrów (6,2 mil). Nauka stwierdziła, że jest to dopuszczalne, ale zespół nadal naciskał. Ostatecznie inżynierowie potwierdzili, że mogą dotrzeć na odległość do 1 kilometra (0,6 mili) od centrum asteroidy. „Ludzie nauki byli bardzo szczęśliwi, ponieważ mogli zrobić ładne zdjęcie” – powiedział Yoshikawa.
Następnie, zaledwie miesiąc przed przelotem, lider zespołu misji rozszerzonej Yuya Mimasu zaproponował podejście jeszcze bliżej. „Yuya Mimasu powiedział, że najbliższa odległość powinna wynosić 800 metrów” – wspomina Yoshikawa. „Niektórzy ludzie nauki powiedzieli: «Nie, to zbyt niebezpieczne» i rozpoczęła się bardzo gorąca dyskusja”.
Jednym z głównych problemów był nieznany rozmiar i wymiary Torifune oraz bezpieczeństwo statku kosmicznego. Na podstawie obserwacji naziemnych zespół przyjął najgorszy możliwy rozmiar asteroidy wynoszący 1400 na 400 metrów (4600 na 1300 stóp). Przełęcz znajdująca się 800 metrów (2625 stóp) od środka celu znajdowałaby się tuż poza tą strefą wykluczenia. Pył powstający podczas pobierania próbek Ryugu miał również wpływ na optykę statku kosmicznego. Ostateczna analiza nawigacji wykazała, że elipsa błędu celowania wynosi około 200 metrów (656 stóp). „Ustalony dystans wynosi 800 metrów” – powiedział Yoshikawa – „ale jest to dla nas spore wyzwanie”.
Hayabusa2 wykrył Torifune 19 czerwca. Sonda korzystała z naprowadzania naziemnego do trzech godzin przed przelotem, a następnie przełączyła się na naprowadzanie na pokładzie. „To całkiem nowe” – powiedział Yoshikawa. „Opracowaliśmy do tego oprogramowanie i wysłaliśmy je na statek kosmiczny”.
W rezultacie uzyskano oszałamiające zdjęcia dwupłatowej Torifune z bliska wykonane przez optyczny teleskop kamery nawigacyjnej (ONC-T) znajdującej się na sondzie. Jednak wszystkie cztery instrumenty naukowe Hayabusa2 zwróciły dane. Termowizyjna kamera na podczerwień (TIR) zarejestrowała dziewięć sekund obrazu termowizyjnego między 09:29:50 a 09:29:59 GMT w dniu 5 lipca, zaledwie sekundę przed najbliższym podejściem, niezależnie potwierdzając kontaktową strukturę binarną w emisji ciepła.
Spektrometr bliskiej podczerwieni (NIRS3) i wysokościomierz laserowy (LIDAR) również zebrały dane, przy czym ten ostatni dostarczył dane, które Yoshikawa określił jako prawdopodobnie pierwszy udany pomiar odległości LIDAR podczas przelotu obok asteroidy. Jednak chociaż najpilniejsze 25 MB danych zostało przesłane, zespoły będą musiały poczekać miesiące na resztę 300 MB wszystkich danych naukowych. System silnika jonowego Hayabusa2 został ponownie uruchomiony 9 lipca, aby rozpocząć rejs w kierunku dwóch przelotów obok Ziemi w latach 2027 i 2028 i będzie działać przez około cztery miesiące. Dopiero po tym można przesłać resztę danych Ziemia.
Yoshikawa wyjaśnił, że przelot w pobliżu Torifune był czymś więcej niż tylko dodatkowym kamieniem milowym oraz zadaniem fotograficznym i naukowym. Udany przelot z bardzo bliskiej odległości oznacza, że „JAXA pozyskała technologię umożliwiającą zderzenie statku kosmicznego z małym ciałem niebieskim” – stwierdził w swoich uwagach końcowych w ACM, nawiązując do stanowiska NASA Misja DART. „Można powiedzieć, że ta misja przelotu służy jako demonstracja koncepcji szybkiego rozpoznania w obrona planetarna”, sprawdzając zdolność do szybkiego scharakteryzowania nieznanej asteroidy – możliwości, która może dostarczyć kluczowych informacji przed misją z impaktorem.
To nie koniec Hayabusa2. Ostatecznym celem dłuższej misji statku kosmicznego jest maleńka asteroida 1998 KY26szybko obracająca się skała o szerokości około 36 stóp (11 m), z którą ma się spotkać w 2031 roku.
