VICINO Calzolaio

NEAR Shoemaker
Space Probe

Rappresentazione artistica di NEAR Shoemaker vicino a Eros. Dati generali

Organizzazione	NASA
Costruttore	Laboratorio di Fisica Applicata
Campo	Studio di asteroidi
Tipo di missione	Orbiter
Stato	Missione completata
Altri nomi	Vicino alla Terra Asteroide Rendezvous
Lanciare	17 febbraio 1996
Launcher	Delta II 7925-8
Fine della missione	28 febbraio 2001
Identificatore COSPAR	1996-008A
Protezione planetaria	Categoria II
Luogo	http://near.jhuapl.edu/

Caratteristiche tecniche

Messa al lancio	805 kg (a secco 486 kg)
Strumenti di massa	56 kg
Ergols	idrazina e perossido di azoto
Massa propellente	337 kg
Δv	1.450 m / s
Controllo dell'atteggiamento	3 assi stabilizzati
Fonte di energia	Pannelli solari
Energia elettrica	1800 watt (1 UA)

Strumenti principali

XRS-GRS	Spettrometro gamma / raggi X.
NLR	Altimetro laser
NIS	Spettrometro nel vicino infrarosso
MSI	Fotocamera multispettrale
MAG	Magnetometro

NEAR ( Near Earth Asteroid Rendezvous ) Shoemaker è una sonda spaziale lanciata17 febbraio 1996dalla agenzia spaziale degli Stati Uniti , la NASA , al fine di studiare Eros , uno dei più grandi asteroidi vicini alla Terra . NEAR Shoemaker è la prima missione del programma Discovery della NASA , che riunisce missioni interplanetarie con costi di sviluppo e durata limitati. Questa sonda da 800 kg , compresi 56 kg di strumentazione scientifica, mirava a determinare le principali caratteristiche dell'asteroide tra cui la massa e la sua distribuzione interna, la composizione mineralogica , il campo magnetico e la composizione della regolite e le interazioni con il vento solare . La sonda è entrata in orbita attorno a Eros14 febbraio 2000e ha svolto una campagna di studi di circa un anno. Questa si è conclusa con l'atterraggio della sonda al suolo dell'asteroide il12 febbraio 2001, per il quale NEAR Shoemaker non è stato progettato. La sonda è sopravvissuta ed è stata in grado di trasmettere dati scientifici fino al 28 febbraio 2001.

NEAR è la prima sonda spaziale ad orbitare attorno a un asteroide e ad atterrare sulla sua superficie. Ha fornito 160.000 immagini, a volte molto dettagliate, di Eros e ne ha misurato le dimensioni, la massa, la distribuzione e il campo magnetico. Questi dati hanno permesso di chiarire le relazioni che esistevano tra asteroidi, comete e meteoriti . Hanno permesso di definire le caratteristiche principali di un asteroide vicino alla Terra. Infine, hanno aumentato la nostra comprensione di come e sotto quali pianeti si sono formati ed evoluti.

Contesto

Asteroidi vicini alla Terra

Molti piccoli corpi - comete , asteroidi e meteoroidi - circolano nella parte centrale del sistema solare e, su scala geologica, alcuni di essi si scontrano o finiscono per schiantarsi contro pianeti terrestri. Dal punto di vista dell'esplorazione del sistema solare, questi ultimi oggetti presentano un duplice interesse. Da un lato alcuni di loro sono a volte reliquie conservate dalla fase di formazione iniziale del sistema solare, dall'altro gli impatti di questi oggetti hanno modellato la superficie di pianeti e luna privi di atmosfera come Mercurio o la Luna o hanno contribuito a l'evoluzione dell'atmosfera dei pianeti interni e della biosfera . Tutti questi corpi sono oggetti primitivi la cui evoluzione risale principalmente alle prime centinaia di milioni di anni del sistema solare. Al momento dell'ideazione della missione NEAR Shoemaker, gli scienziati non erano riusciti a stabilire una classificazione per origine dei 7.000 asteroidi identificati. Alcuni di loro potrebbero essere comete dormienti o estinte.

La maggior parte degli asteroidi circola tra le orbite di Marte e Giove . Quelli situati in un'orbita situata a meno di 1,3 unità astronomiche dal Sole (400 dei 7000 asteroidi identificati) sono chiamati asteroidi vicini alla Terra perché è probabile che colpiscano la Terra. Le orbite di questi ultimi evolvono in modo relativamente rapido, su scala geologica, a seguito di collisioni e interazioni gravitazionali con i pianeti interni. Gli asteroidi di questa categoria non sembrano avere caratteristiche specifiche ma sono un campione rappresentativo di asteroidi che attraversano più lontano dal Sole. All'inizio degli anni '90, la conoscenza degli asteroidi proveniva da tre fonti: osservazioni a distanza effettuate da osservatori situati sulla Terra, il sorvolo di (951) Gaspra e (243) Ida dalla sonda spaziale Galileo e analisi effettuate nel laboratorio di meteoriti identificato come probabile da collisioni di asteroidi.

L'asteroide Eros

433 Eros è un asteroide vicino alla Terra della sottofamiglia Amor caratterizzato da un'orbita che sfiora l'orbita terrestre mentre passa al di fuori di essa. Questo asteroide di tipo S ha una forma allungata e le sue dimensioni sono 13 × 13 × 33 km . Orbita attorno al Sole con una periodicità di circa un anno. L'asteroide Eros viene scelto come bersaglio perché è sia vicino alla Terra che di grandi dimensioni.

Il lancio del progetto

NEAR Shoemaker è la prima sonda del programma Discovery che riunisce missioni interplanetarie su piccola scala che costano meno di 150 milioni di dollari e tempi di sviluppo inferiori a 3 anni. L' Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins , che ha una vasta esperienza nella costruzione di veicoli spaziali, viene mantenuto per la costruzione NEAR. La sonda è stata chiamata in onore di Eugene M. Shoemaker , uno specialista di asteroidi, che per primo ha dimostrato l'origine esterna dei crateri da impatto sulla Terra e sulla Luna .

Obiettivi

L'obiettivo principale di NEAR Shoemaker è determinare le principali caratteristiche dell'asteroide tra cui massa e distribuzione interna, composizione mineralogica , morfologia, campo magnetico . Gli obiettivi secondari includono lo studio delle proprietà della regolite , le interazioni con il vento solare , la rilevazione di indizi riflettenti attività interna come l'emissione di gas o polveri e le variazioni della velocità di rotazione dell'asteroide su se stesso. L'obiettivo della sonda è studiare l'asteroide Eros rimanendo in orbita a distanza ravvicinata per un periodo di un anno.

Caratteristiche tecniche della sonda spaziale

NEAR Shoemaker ha la forma di un prisma ottagonale di 1,7 metri per lato. Sulla sua sommità sono fissati quattro pannelli solari ricoperti di celle all'arseniuro di gallio e un'antenna parabolica fissa di grande guadagno di 1,5 metri di diametro. Un magnetometro è montato sulla sorgente dell'antenna mentre un rilevatore di raggi X di origine solare è montato sulla stessa faccia. Gli altri strumenti sono montati sul lato opposto. La maggior parte dell'elettronica e del sistema di propulsione si trovano all'interno del corpo della sonda. NEAR ha una massa totale di 805 kg e una massa secca senza propellenti di 468 kg .

La sonda è stabilizzata su 3 assi . Ha una propulsione principale fornita da un motore a razzo a propellente liquido di 450 newton di spinta , bruciando una miscela di idrazina e perossido di azoto . Quattro propulsori 21N e sette propulsori 3,5N, tutti alimentati solo idrazina, vengono utilizzati per il controllo dell'assetto in combinazione con quattro ruote di reazione . L'intero sistema di propulsione può fornire un delta-V di 1450 m / s . La sonda trasporta 209 kg di idrazina in tre serbatoi e 109 kg di perossido di azoto in due serbatoi.

I quattro pannelli solari da 1,8x1,2 metri forniscono 400 watt a 2,2 UA e 1800 watt a 1 UA. L'energia viene immagazzinata in un accumulatore al nichel-cadmio con una capacità di 9 Ah . L'orientamento della sonda è determinato grazie a 5 sensori solari , un'unità inerziale e un cercatore di stelle . Il controllo dell'orientamento è accurato entro 0,1 ° e i movimenti rotatori sono inferiori a 50 microradianti al secondo. Il computer di bordo è ridondante. Utilizza due memorie di massa per memorizzare dati con una capacità di 1,1 e 0,67 gigabit .

Strumentazione scientifica

La sonda trasporta cinque strumenti scientifici che rappresentano una massa di 56 kg :

il magnetometro (MAG) responsabile della misurazione del campo magnetico dell'asteroide;
lo spettrometro raggi gamma / raggi X XRS-GRS ( X-ray / Gamma-ray Spectrometer ), che comprende due sensori, che misurano la presenza di elementi chimici chiave come silicio, magnesio, uranio, torio e potassio;
l' altimetro laser NLR ( NEAR Laser Rangefinder ) misura molto accuratamente la forma dell'eros;
lo spettrometro del vicino infrarosso NIS ( Near-Infrared Spectrometer ) fornisce la composizione mineralogica della superficie di Eros misurando lo spettro della luce riflessa dal suolo;
la telecamera multispettrale MSI ( Multispectral Imager ) dotata di un teleobiettivo da 168 mm e una serie di 7 filtri che coprono lo spettro dalla luce visibile al vicino infrarosso. Il campo ottico è di 2,25 x 2,29 ° e il CCD ha una risoluzione utilizzabile di 224 x 550 pixel. MSI viene utilizzato per mappare Eros e ripristinarne la topografia.

Conduzione della missione

NEAR Shoemaker è stato lanciato il 17 febbraio 1996da un razzo Delta II tipo 7925-8 è andato poi in letargo durante la prima parte del transito verso l'asteroide Eros. La sonda si riattiva quando attraversa il27 giugno 1997 ad una distanza di 1.200 km ed una velocità relativa di 9,93 km / s l' asteroide (253) Mathilde con un diametro di 61 km, di cui scatta più di 500 fotografie coprendo il 60% della sua superficie. Il3 luglio 1997, NEAR effettua una prima importante correzione della sua traiettoria utilizzando il suo propulsore principale in due fasi. La sua velocità viene ridotta di 279 m / se il suo perigeo viene abbassato da 0,99 UA a 0,95 UA. Il23 gennaio 1998, NEAR esegue una manovra di assistenza gravitazionale sorvolando la Terra ad una quota di 540 km : l' inclinazione della sua orbita si alza da 0,5 a 10,2 ° mentre il suo apogeo va da 2,17 a 1,77 UA che pone la sonda in un'orbita convergente con quella di Eros. Raggiunta destinazione il10 gennaio 1999, NEAR Shoemaker tenta di orbitare attorno all'asteroide Eros ma la manovra fallisce a causa del fallimento del software responsabile del controllo dell'assetto e di una momentanea perdita di contatto con la Terra. Durante questa manovra viene consumata gran parte del carburante. Tuttavia, è rimasto abbastanza per un secondo tentativo, ma la sonda spaziale NEAR deve completare una rivoluzione completa attorno al Sole prima di poter tentare di orbitare attorno a Eros. Poco più di un anno dopo, il14 febbraio 2000, la sonda riesce a posizionarsi attorno all'asteroide a un'altitudine iniziale di 200 km .

Per circa un anno la sonda ha effettuato una campagna di osservazione dall'orbita modificandone l'altitudine: il 30 aprile, L'altitudine viene abbassata a 50 km quindi la sonda viene posta in un'orbita circolare retrograda 35 km sulla14 luglio 2000. Tra aprile e ottobre 2000 , la sonda ha effettuato una mappatura completa della superficie di Eros. NelGiugno 2000, lo spettrometro a infrarossi NIS si guasta mentre lo strumento ha scansionato il 70% della superficie.

Il 12 febbraio 2001, dopo aver completato i suoi obiettivi e descritto 230 orbite attorno a Eros, la sonda manovra un'ultima volta per tentare un atterraggio sulla superficie dell'asteroide. Accendendo cinque volte i motori, lascia la sua orbita e si dirige verso il suolo dell'asteroide. Durante gli ultimi cinque chilometri di discesa, la sonda spaziale scatta 69 immagini dettagliate della superficie, l'ultima delle quali si trova a 120 metri di altitudine. Mentre la sua velocità residua è di circa 7 km / h , NEAR atterra vicino all'acceleratore situato tra le due estremità dell'asteroide. Dopo l'atterraggio, la sonda continua a inviare i dati raccolti dai suoi strumenti per due settimane. La sua ultima trasmissione radio ha avuto luogo il28 febbraio 2001.

Risultati

NEAR Shoemaker è la prima sonda ad aver raccolto dati dettagliati su un asteroide, a orbitare attorno a questo tipo di corpo nonostante l'eterogeneità del campo gravitazionale e ad effettuare un atterraggio riuscito. In particolare, la sonda ha permesso di stabilire la prima mappa (con una precisione di 3 metri) della superficie di un asteroide. Su Eros la materia è distribuita in modo omogeneo, il che non è il caso di altri asteroidi come Mathilde, che hanno subito un processo di differenziazione . La misura del campo gravitazionale dell'asteroide ha consentito una stima precisa della sua massa (7x10 15 kg ) e quindi della sua densità: 2,7, valore abbastanza vicino a quello della crosta terrestre. Il numero di crateri sulla superficie ha stimato l'età dell'asteroide in circa un miliardo di anni. Le osservazioni fatte sulla superficie di Eros hanno sollevato anche diverse questioni scientifiche: ad esempio, il numero dei crateri non sembra obbedire alle stesse leggi che altrove: in generale, più numerosi sono i crateri. sono molti i crateri la cui dimensione è compresa tra 200 me 1 km , e pochissimi la cui dimensione non supera i 20 m . Infine, la sonda ha permesso, grazie ad uno spettrometro a raggi X , di conoscere con precisione la composizione della superficie di Eros: è costituita principalmente da pirosseno , olivina e silicio . Non è stato rilevato alcun campo magnetico . Al termine della missione, la sonda spaziale ha acquisito circa 160.000 immagini della superficie di Eros che ha identificato quasi 100.000 crateri sulla sua superficie e quasi un milione di rocce di dimensioni maggiori o uguali a quelle di una casa.

Il costo totale della missione è stato di 220,5 milioni di dollari, di cui 43,5 milioni per il lanciatore e 60,8 per le operazioni in volo.

Galleria

VICINO sotto la carenatura del lanciatore.
Lancio di NEAR.
Immagine in falsi colori della superficie di Eros ripresa da un'altitudine di 50 km .
Eros fotografato in diverse posizioni.
Foto della regolite scattata da un'altitudine di 250 metri. La parte fotografata è larga 12 metri.
L'asteroide Eros sorvolato dalla sonda NEAR, il 19 settembre 2000.

Note e riferimenti

Appunti

Riferimenti

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NEAR Earth Asteroid rendezvous: panoramica della missione , p. 3
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Bibliografia

NASA

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Articoli scientifici

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Altri lavori

(en) Paolo Ulivi e David M. Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 2 Hiatus and Renewal 1983-1996 , Chichester, Springer Praxis,2009, 535 p. ( ISBN 978-0-387-78904-0 )Descrizione dettagliata delle missioni (contesto, obiettivi, descrizione tecnica, progresso, risultati) delle sonde spaziali lanciate tra il 1983 e il 1996.