NASA微型太陽帆探測器NEA Scout將追趕和觀測袖珍小行星
近地小行星探測器將訪問一顆估計比校車還小的小行星–這是有史以來由航天器研究的最小的小行星。隨著Artemis I的空載試飛,美國宇航局的鞋盒大小的近地小行星偵察器將追尋一個將成為航天器所訪問的最小的小行星。它將通過展開一個太陽帆來利用太陽輻射帶來的能量進行推進,使之成為該機構的第一個此類深空任務。
具體的目標是2020 GE,一顆尺寸小於60英尺(18米)的近地小行星(NEA)。直徑小於330英尺(100米)的小行星以前從未被近距離探索過。航天器將使用其科學相機進行近距離觀察,測量該物體的大小、形狀、旋轉和表面特性,同時尋找可能圍繞2020年GE的塵埃和碎片。
由於相機的分辨率低於每像素4英寸(10厘米),該任務的科學團隊將能夠確定2020 GE是否是固體–像一塊巨石–或者它是否由較小的岩石和灰塵組成,像它的一些較大的小行星如Bennu一樣聚在一起。2020年GE代表了我們目前對其知之甚少的一類小行星。
NEA Scout由一個小的、鞋盒大小的CubeSat(左上)和一個薄的、鋁塗層的太陽帆組成,在航天器在Artemis I上發射後,太陽帆將利用陽光將立方體衛星推進到一顆小行星上(如右圖中的描述)
2020 GE於2020年3月12日首次被亞利桑那大學的卡塔利娜巡天計劃觀測到,作為其為NASA行星防禦協調辦公室尋找近地天體的一部分。
NEA Scout由位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心和JPL在NASA先進探索系統部門下開發,是一項科學和技術示範任務,用於將加強該機構對小型NEA的了解。它採用六單元立方體衛星的形式,將作為10個次級有效載荷之一搭乘太空發射系統(SLS)火箭,該火箭將不早於2022年3月在佛羅里達州的NASA肯尼迪航天中心發射。然後,NEA Scout將從連接火箭和獵戶座航天器的適配器環上的分配器中部署。
該任務將為未來可能利用小行星資源的人類和機器人任務充當一個靈活的偵察兵–並將獲得關於這類NEA的重要行星防禦見解。儘管從行星防禦的角度來看,大型小行星是最受關注的,但像2020 GE這樣的物體要常見得多,儘管它們的體積較小,但也會對我們的星球造成危害。車里雅賓斯克流星是由一顆直徑約65英尺(20米)的小行星引起的–它於2013年2月15日在俄羅斯城市上空爆炸,產生的衝擊波打破了整個城市的窗戶,使1600多人受傷。
了解更多關於小行星2020 GE的信息只是NEA Scout工作的一部分。它還將展示用於深空相遇的太陽帆技術。當發射後從分配器中釋放出來時,航天器將使用不銹鋼合金吊桿來展開一個太陽帆,這個太陽帆將從一個小包裝擴大到一個大約有球拍球場大小的帆,即925平方英尺(86平方米)。
這種輕巧的、像鏡子一樣的帆由比人的頭髮還細的塑料塗層鋁製成,將通過反射太陽光子–從太陽輻射出來的光量子粒子來產生推力。船帆將提供NEA Scout的大部分推進力,但小型冷氣推進器與有限的推進劑供應也將協助進行機動和定位。這是一個巨大的挑戰。對於小行星的特徵描述任務,立方體衛星上原本根本沒有足夠的空間用於大型推進系統和它們所需的燃料。
陽光作為一種恆定的力量,所以一個配備了大型太陽帆的微小航天器最終可以每秒行駛數英里。太陽帆是一種高性能的推進系統,適用於低質量和低體積的航天器。NEA Scout將通過翻轉和傾斜其帆來改變陽光的角度進行機動,改變推力的大小和旅行的方向,類似於船隻利用風來航行。
2023年9月,小行星2020 GE將接近地球,在月球的引力幫助下,NEA Scout將聚集足夠的速度來追趕。任務導航員將在航天器接近小行星一英里範圍內之前對NEA Scout的軌跡進行微調。NEA Scout將完成可能是有史以來最慢的小行星飛越–相對速度低於每秒100英尺[30米]。這讓我們有幾個小時的時間來收集寶貴的科學資料,並使我們能夠近距離看到這類小行星的模樣。
NEA Scout為未來的太陽帆搭建了舞台。美國宇航局的先進複合太陽帆系統將展示新穎、輕質的吊桿,以便在2022年發射後從立方體衛星上展開太陽帆。之後,Solar Cruiser,一個18000平方英尺(近1700平方米)的太陽帆技術演示,將在2025年利用太陽光向太陽旅行,使未來的任務能夠更好地監測空間天氣。