ОКЕАНОС - OKEANOS

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 .

OKEANOS был финалистом Японии Института космонавтики и астронавтики (ИСАС) ' 2 - й Большой миссии класса будет запущен в 2026 году, и , возможно , вернуть троянские образцы астероида на Землю в 2050 - х гг. Победившей 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 .

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 .

Анализ состава троянцев Юпитера может помочь ученым понять, как образовалась Солнечная система . Это также поможет определить, какая из конкурирующих гипотез верна: 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 . У этой миссии было несколько вариантов, и самый амбициозный предлагал найти и отправить образцы на Землю для обширных исследований. Если бы он был выбран в апреле 2019 года для разработки, космический корабль был бы запущен в 2026 году и, возможно, предлагал некоторую синергию с космическим кораблем Люси , который пролетит мимо нескольких троянцев Юпитера в 2027 году.

Космический корабль

Предполагалось, что космический корабль будет иметь массу около 1285 кг (2833 фунта), включая возможный посадочный модуль, и будет оснащен солнечными электроионными двигателями . 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. Парус был бы сделан из полиимидной пленки толщиной 10 мкм размером 40 × 40 метров (1600 м ² ), покрытой 30 000 солнечных панелей толщиной 25 мкм, способных генерировать до 5 кВт на расстоянии от Юпитера , 5.2 астрономических единиц. от Солнца . Главный космический корабль должен был быть расположен в центре паруса, оснащенный солнечно-электрическим ионным двигателем для маневрирования и движения, особенно для возможного полета на Землю с возвратом образца.

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

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. Система электрического двигателя была бы улучшенной версией двигателя из миссии Хаябуса , используемой для маневрирования, и особенно для дополнительной поездки на Землю с возвратом образцов. Исследование показало потребность в 191 кг ксенонового топлива, если было решено вернуть образец на Землю.

Спускаемый аппарат

Концепция миссии рассматривала 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 японского JAXA , начиная с 2014 года. Космический аппарат должен был развернуть 100-килограммовый посадочный модуль на поверхности троянского астероида длиной 20–30 км для анализа его подповерхностных летучих компонентов, таких как в виде водяного льда, используя пневматическую буровую установку длиной 1 метр, работающую на газообразном азоте под давлением. Некоторые пробы подземных вод должны были быть перенесены на бортовой масс-спектрометр для анализа летучих веществ. 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. Некоторые образцы должны были быть нагреты до 1000 ° C для пиролиза для изотопного анализа. Концептуальная полезная нагрузка посадочного модуля должна была включать панорамную камеру (видимую и инфракрасную), инфракрасный микроскоп, рамановский спектрометр , магнитометр и тепловой радиометр. Посадочный модуль проработал бы около 20 часов, используя питание от батареи.

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

Концептуальная научная полезная нагрузка

На посадочном модуле

• 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.
• Поляриметр гамма- всплесков (ГАП-2)
• Моностатический радар для изображения внутренних структур тела

Прикреплен к парусу

• 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
• Рядом с Землей Астероид Scout  - Планируемое солнечный парус космического корабля
• Lunar Flashlight  - Планируемый космический аппарат НАСА для выхода на лунную орбиту

Рекомендации