发射到太空的最小雷达将在 DART 撞击后探测 Dimorphos 的内部

微型探测器是深空探索的未来吗?

它开始看起来是这样的。 虽然校车大小的旗舰任务仍然围绕着我们的太阳系,从火星到木星,但它们越来越频繁地伴随着具有特殊能力的小型跟踪立方体卫星。 这一趋势将在 2024 年继续,届时欧洲航天局 (ESA) 的 Juventas CubeSat 将在前往小行星 Dimorphos 的途中爆炸:这是 9 月发生剧烈撞击事件的地点,在那里 NASA 的 DART 任务 故意让一艘宇宙飞船高速坠毁,以测试人类重定向小行星的可行性。 Juventas CubeSat 配备了雷达仪器—— 有史以来最小的送入太空 – 探测小行星表面下方并了解其撞击后的结构。

Juventas 是将一起飞往 Dimorphos 的三个 ESA 探测器之一。 第二颗 CubeSat,Milani,旨在研究小行星表面和尘埃的组成。 与此同时,一个更大的探测器,名为 赫拉,将使用更全面的乐器套件完成三重奏。 他们将一起提供对 Dimorphos 的完整调查——它的内部和表面特征、它的质量,以及重要的是,美国宇航局 DART 任务留下的陨石坑的大小和特征。

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DART 任务的最后时刻,因为它撞击小行星 Dimorphos。

欧空局的三艘宇宙飞船预计要到 2026 年才能到达 Dimorphos,但对这颗小行星的地球和望远镜观测已经表明 DART 任务的表现远远超出了预期。 Dimorphos 是一颗围绕着一颗更大的小行星 Didymos 运行的“卫星”,在撞击之前,每个轨道需要 11 小时 55 分钟。 美国宇航局的科学家希望证明轨道周期至少有 73 秒的变化,才能认为任务成功。 那个标记被疯狂地超越,以惊人的速度缩短了 Dimorphos 的轨道 32 分钟.

在行星防御方面,即使小行星轨道的微小变化也可以防止灾难性撞击,只要做得足够早,因此 DART 任务的结果令人兴奋。 虽然 Dimorphos 只是一颗很小的小行星(直径 170 米),而且较大的物体更难偏转,但 DART 显着改变 Dimorphos 轨道的能力提供了一个令人放心的概念证明。 如果宇宙碰巧向我们发射了一个危险的物体,只要我们看到它及时到来,地球就会准备好。

知道太阳系中的大多数大型小行星都被世界各地的太空机构追踪可能会让人感到欣慰,因此小行星意外撞击的可能性很低。 事实上,更可能的威胁可能不是来自小行星,而是来自彗星,彗星大部分时间都在海王星以外的柯伊伯带度过,几乎无法追踪和预测。

幸运的是,通过诸如 2014 年访问彗星 67P/Churyumov-Gerasimenko 的罗塞塔探测器等任务,我们对彗星结构有了很多了解。

送往 Dimorphos 的 Juventas CubeSat 的微型雷达仪器将是 Rosetta 携带到彗星 67P 的小型化版本。

发射到太空的最小雷达将在 DART 撞击后探测 Dimorphos 的内部 1
2016 年 67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星表面的尘埃和宇宙,背景中的恒星正在移动。 由 Rosetta 的 OSIRIS 仪器拍摄。 图片来源:ESA/Rosetta/MPS 用于 OSIRIS 团队 MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA – CC BY-SA 4.0

当尤文、米拉尼和赫拉在 2026 年抵达迪莫菲斯时,他们将起床 close 和它个人,提供有关小行星组成的详细信息。 固体小行星的偏转方式可能与由小砾石和巨石组成的小行星不同,因此尽可能多地了解物体的成分只能提高我们对重定向任务所涉及的物理学的理解,如果有必要的话。 像 Juventas 这样的 CubeSat 是此类调查任务的有力工具。

展望未来,立方体卫星和小型仪器可能会在深空任务中变得更加普遍。 虽然这些紧凑型太空探测器不如其较大的同类产品那么全面,但它们以相对较低的成本提供了专门的功能,使其成为大型任务的理想补充。 自 2018 年第一颗深空 CubeSats 飞行(与洞察号一起前往火星的双胞胎 MarCO 宇宙飞船)以来,已经计划和建造了数十个迷你探测器。 有些人已经证明了自己的价值。 JAXA 的隼鸟 2 号小行星 Ryugu 任务 example,于 2018 年末在小行星表面降落了三辆小型漫游车(双胞胎 Minerva-II 漫游车和德国制造的 MASCOT 漫游车),并从航天器上释放了一个可展开的相机以观察撞击事件(当隼鸟 2 号“拍摄”小行星暴露地下进行采样)。 预计即将到来的欧罗巴快船也将携带立方体卫星,即将到来的阿尔忒弥斯一号登月任务也是如此。 CAPSTONE CubeSat 目前已经在月球轨道上,正在测试 Artemis 的网关空间站所需的能力。 在整个太阳系中,立方体卫星正在掀起波澜。 他们说大事有小包装,而在太空探索方面,这可能比我们想象的更真实。

特色图片:这个 10 厘米长的盒子将于 2024 年在 ESA 的 Juventas CubeSat 上发射时成为太空中最小的雷达仪器。图片来源:JuRA Team / UGA