W poniedziałek 7 października wystartowała misja Hera. Sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej z bliska przyglądnie się skutkom uderzenia sondy DART w asteroidę Dimorphos, które miało miejsce dwa lata temu. W misji swój udział mają polscy naukowcy. Badacze z firmy Astronika opracowali system anten, który znalazł się na jednym z cubesatów biorących udział w misji. Z kolei polscy inżynierowie z międzynarodowej grupy technologicznej GMV brali udział w projektowaniu i wdrażaniu autonomicznego systemu nawigacji.
Misja Hera wystartowała w poniedziałek z Cape Canaveral na Florydzie. Została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną przez rakietę Falcon 9 firmy SpaceX. Jej celem jest asteroida Dimorphos znajdująca się w pasie planetoid pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. W Dimorphosa we wrześniu 2022 roku uderzyła sonda DART (Double Asteroid Redirection Test), w ramach pierwszego testu obrony Ziemi przed zagrożeniem asteroidami z kosmosu, które mogłyby się znaleźć na kursie kolizyjnym z naszą planetą.
Hera ma za zadanie z bliska zbadać, co dokładnie stało się z asteroidą Dimorphos, małym obiektem o średnicy zaledwie 160 metrów, który krąży wokół większej skały o średnicy 780 metrów zwanej Didymosem. Żadna z tych asteroid nie zagrażała Ziemi, ale naukowcy uznali je za doskonały cel do przetestowania możliwości zmiany trajektorii kosmicznego obiektu. Był to pierwszy udany test obrony planetarnej, w którym poprzez uderzenie statku kosmicznego zmodyfikowano orbitę asteroidy.
Przed uderzeniem Dimorphos potrzebował 11 godzin i 55 minut na okrążenie Didymosa. Analiza danych zebranych przez teleskopy naziemne i kosmiczne wykazała, że sonda DART zmieniła orbitę Dimorphosa o 32 minuty, skracając ją do 11 godzin i 23 minut.
Misja Hera
Naukowcy chcą dokładnie zbadać skutki uderzenia, aby ustalić, jak skuteczna była misja DART i co ewentualnie można zmienić, aby lepiej chronić Ziemię w przyszłości.
Sonda Hera ma rozmiary małego samochodu. Jej trasa wiedzie w pobliżu Marsa. W przyszłym roku wykorzysta Czerwoną Planetę do manewru asysty grawitacyjnej. Do Dimorphosa dotrze w 2026 roku. Plan zakłada wejście na orbitę wokół układu podwójnego, a odległości przelotów nad obiektami mają się stopniowo zmniejszać aż do jednego kilometra. Statek kosmiczny będzie badał Dimorphosa przez co najmniej sześć miesięcy, aby dokładnie ustalić jego masę, kształt i skład, a także orbitę wokół Didymosa.
Hera ma na pokładzie szereg instrumentów naukowych, w tym kamery wysokiej rozdzielczości, lidar i spektrometry, które pozwolą na dokładne mapowanie powierzchni i wnętrza asteroidy.
Gdy Hera znajdzie się blisko Dimorphosa, wypuści dwie miniaturowe satelity typu cubesat w celu przeprowadzenia jeszcze dokładniejszych pomiarów. Jeden z tych CubeSatów został wyposażony w radar, którym ma zajrzeć pod usłaną głazami powierzchnię obiektu, aby ocenić wewnętrzną strukturę asteroidy. Po zakończeniu pomiarów małe sondy spróbują wylądować na Dimorphosie.
Polacy w misji Hera
Razem z sondą Hera poleciały dwa niewielkie satelity typu cubesat. Te małe urządzenia mają dostarczyć szczegółowych danych na temat budowy asteroidy i ewentualnego krateru, który mógł powstać po kolizji z sondą DART. Jednak część badaczy nie spodziewa się go znaleźć. Wyniki symulacji oparte na obserwacjach Dimorphosa wykazały, że asteroida składa się z luźno związanych ze sobą fragmentów skał i zwiera wiele pustych przestrzeni. Innymi słowy to powiązana ze sobą grawitacyjnie sterta gruzu i raczej nie powinniśmy spodziewać się znalezienia na niej krateru uderzeniowego. Materiał, z którego zbudowany jest Dimorphos, jest tak luźny, że uderzenie doprowadziło do zmiany układu całej asteroidy i żaden krater nie powstał, ponieważ cała asteroida zmieniła się czy zreorganizowała wokół miejsca uderzenia.
Na jednym z cubesatów o nazwie Juventas, opracowanym przez Duńczyków, znalazł się system czterech anten. System ten jest dziełem naukowców z polskiej firmy Astronika. Nasi inżynierowie zmierzyli się z nie lada wyzwaniem – zaprojektowali i wyprodukowali jedne z najmniejszych na świecie anten w technologi elastycznych taśm zwijanych. Każda z nich rozwija się na długość prawie 1,5m, a w stanie zwiniętym mieści się w pudełku od zapałek.
Fot. Astronika
Ale polscy badacze byli zaangażowani również w opracowanie i budowę innych mechanizmów. W sercu sondy kryje się innowacyjny system autonomicznej nawigacji, a polscy inżynierowie z międzynarodowej grupy technologicznej GMV brali udział w jego projektowaniu i wdrażaniu. System ten, oparty na analizie obrazu, umożliwi sondzie samodzielne wykonywanie manewrów w bliskiej odległości od asteroidy, co jest konieczne, gdy sygnał z Ziemi płynie z dużym opóźnieniem.
Polski zespół GMV odegrał również istotną rolę w pierwszych fazach przygotowania misji, gdzie brał udział w integracji systemu GNC (Guidance, Navigation, and Control), odpowiedzialnego za precyzyjne naprowadzanie i kontrolę sondy. System ten umożliwi autonomiczne wykonywanie zadań takich jak analiza powierzchni asteroidy oraz wykonywanie bezpiecznych manewrów na jej orbicie.
– Umożliwienie sondzie samodzielnego manewrowania w przestrzeni kosmicznej, szczególnie w tak trudnych warunkach jak bliskie otoczenie asteroidy, to ogromne wyzwanie technologiczne. Nasze rozwiązania to efekt lat pracy i światowej klasy inżynierii, które stawiają nas na czele globalnych liderów w branży kosmicznej. Ten projekt nie tylko podkreśla kompetencje naszych inżynierów, ale również ukazuje potencjał Polski w kształtowaniu przyszłości branży kosmicznej – mówi Paweł Wojtkiewicz, Director for Space in Poland w GMV.
Autonomiczne systemy nawigacyjne, taki jak ten przygotowany dla sondy Hera, mogą zostać wykorzystane w misjach serwisowych na orbicie okołoziemskiej, a także w montażu i obsłudze satelitów na orbicie. Systemy te mają również potencjał, aby odegrać kluczową rolę w przyszłych misjach eksploracyjnych wymagających wysokiego stopnia autonomii, na przykład podczas lądowań na odległych ciałach niebieskich.
Dzięki danym z misji Hera naukowcy będą w stanie określić zakres asteroid, które można odchylić za pomocą uderzenia statkiem kosmicznym, a także które skały kosmiczne mogą wymagać innego rodzaju interwencji.
Źródło: ESA, Astronika, Fot. ESA