MINERVA (nave espacial) - MINERVA (spacecraft)

MINERVA ( Micro-Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid ) é uma série de rovers desenvolvidos pela agência espacial japonesa JAXA com o propósito de explorar superfícies de asteróides . O primeiro MINERVA fazia parte da missão Hayabusa , e o MINERVA-II é uma série de três rovers para Hayabusa2 . Em 12 de novembro de 2005, o rover MINERVA foi implantado do orbitador Hayabusa com o objetivo de pousar no asteróide 25143 Itokawa . No entanto, o pouso falhou porque o MINERVA errou o asteróide e acabou em uma órbita heliocêntrica. Em 21 de setembro de 2018, os primeiros dois robôs MINERVA-II pousaram com sucesso no asteróide 162173 Ryugu . O terceiro rover MINERVA-II apresentou mau funcionamento antes da implantação do orbitador Hayabusa2, mas foi lançado de qualquer maneira em 2 de outubro de 2019 para realizar medições gravitacionais antes de impactar o asteróide alguns dias depois.

Visão geral

Modelo do MINERVA. Foto tirada no campus JAXA Sagamihara .

Após a aprovação do projeto de retorno de amostra de asteróide MUSES-C, um rover foi proposto para ser montado no explorador de asteróides e o desenvolvimento do MINERVA começou em 1997. Concluído em fevereiro de 2003, o MINERVA foi o primeiro rover espacial do Japão e o primeiro asteróide rover no mundo.

Em 9 de maio de 2003, a espaçonave MUSES-C transportando o MINERVA foi lançada do Centro Espacial de Kagoshima e foi batizada de Hayabusa . A Hayabusa chegou ao seu alvo, o asteróide 25143 Itokawa , em 12 de setembro de 2005. Após uma fase de observação de dois meses, a Hayabusa começou os ensaios de descida em preparação para o pouso do asteróide. Em 12 de novembro, o MINERVA foi separado de Hayabusa e se dirigiu para Itokawa, mas a queda falhou e, assim, o MINERVA se tornou o menor objeto artificial em órbita heliocêntrica . Após a separação, o MINERVA continuou a se comunicar por 18 horas, transmitindo dados para sua nave-mãe.

Após o retorno da Hayabusa à Terra, um projeto sucessor, Hayabusa2 , começou, que também incluía um rover. Enquanto o MINERVA foi tratado como uma adição opcional no primeiro Hayabusa, o MINERVA-II tornou-se parte da carga útil nominal do Hayabusa2 . Lançado em 3 de dezembro de 2014, Hayabusa2 chegou ao asteroide 162173 Ryugu em 27 de junho de 2018. MINERVA-II-1, composto por dois rovers idênticos, foi implantado de Hayabusa2 em 21 de setembro. Ambos os rovers alcançaram a superfície de Ryugu e se tornaram as primeiras sondas a viajar pela superfície de um asteróide. A JAXA anunciou que os rovers foram nomeados HIBOU (anteriormente Rover-1A) e OWL (anteriormente Rover-1B), respectivamente.

A segunda implantação do rover para MINERVA-II-2 aconteceu em 2 de outubro de 2019 às 16:38 UTC. O rover, conhecido como Rover-2 ou MINERVA-II-2 falhou antes da implantação, mas foi liberado do orbitador Hayabusa2 de qualquer maneira para realizar medições gravitacionais. Ele impactou o asteróide alguns dias após o lançamento em 8 de outubro.

Projeto

MINERVA

Maquete da estrutura interna do MINERVA, realizado no Campus JAXA Sagamihara . O capacitor elétrico de camada dupla e as câmeras estéreo para imagens em close são visíveis.

O MINERVA consiste em cinco componentes, incluindo o corpo do rover.

  • OME-B, que monta o MINERVA no MUSES-C, e fornece energia ao MINERVA até sua separação
  • OME-C, a capa entre OME-B e MUSES-C
  • OME-E, o repetidor entre o barramento de dados da nave-mãe
  • OME-Ant, uma antena de remendo plano para OME-E se comunicar com o MINERVA

Esses quatro componentes estavam dentro do rover.

O próprio MINERVA é um prisma hexadecagonal com um diâmetro de 12 cm e uma altura de 10 cm, com células solares fixadas em cada lado. Isso permite que a sonda assegure energia em qualquer atitude, desde que esteja em um ambiente iluminado pelo sol. Para mitigação de choques durante o pouso e para proteger as células solares, 16 pinos se projetam da superfície do MINERVA. Seis deles tinham termômetros dentro deles para medir diretamente a temperatura do asteróide no solo. Os pinos também funcionavam como um meio de aumentar o atrito durante os saltos.

A energia é fornecida pelas células solares instaladas em cada lado da MINERVA. A energia excedente fica armazenada em um capacitor elétrico de dupla camada e é usada em situações que exigem mais energia do que a gerada pelas células solares, como na rotação do motor e no uso das câmeras. Depois que o capacitor elétrico de camada dupla parar de funcionar, a comunicação ainda será possível, mas o rover não será capaz de fazer mais saltos ou imagens, então uma operação foi considerada para ter um MINERVA estacionário medindo continuamente a temperatura da superfície do asteróide de seu local de repouso final.

Junto com seis sensores de temperatura embutidos nos pinos saindo do corpo principal, o MINERVA tinha três câmeras e seis fotodiodos a bordo como sensores externos. As três câmeras CCD eram idênticas; dois deles estavam voltados para a mesma direção e eram adjacentes um ao outro, permitindo imagens estereográficas em close. Isso foi planejado principalmente para atirar na superfície do asteróide. A câmera restante foi colocada no lado oposto das duas câmeras, com o objetivo principal de obter imagens do asteróide de cima durante os saltos.

Na parte superior e inferior da MINERVA está localizada uma antena. Conforme a atitude do rover muda, os dois lados voltados para a Hayabusa devem ser usados. A velocidade de comunicação entre MINERVA e OME-E foi de 9,6  kbps, com alcance máximo de 20 km.

A MINERVA possui microcomputador de bordo . O seu principal da CPU do microprocessador é Hitachi 's SH-3 , cronometrado em 10   MHz, adoptado para o seu baixo consumo de energia, a eficiência e fiabilidade do desempenho. A memória do computador inclui 2 MB de RAM , 512 KB de ROM e 2 MB de Flash ROM .      

MINERVA-II-1

MINERVA-II-1 foi desenvolvido pela JAXA e pela Universidade de Aizu . Ele tem um design fino em comparação com seu antecessor, para aumentar a probabilidade de a superfície com área maior entrar em contato com a superfície do asteróide. O MINERVA-II-1 foi ampliado de seu antecessor como o destino do rover, o asteróide Ryugu estava mais distante do Sol do que Itokawa, necessitando de um aumento na área da célula solar. O tamanho maior de Ryugu em comparação com Itokawa significa que os rovers enfrentarão uma gravidade mais forte, portanto, motores CC maiores são usados ​​para o MINERVA-II-1. Ao implantar dois rovers simultaneamente, uma rede de sondas espaciais pode ser alcançada. A velocidade máxima de comunicação entre os rovers MINERVA-II-1 e o OME-E da nave-mãe é de 32  kbps. Os dois rovers são quase idênticos, a única diferença sendo alguns sensores internos e as características térmicas . O Rover-1A usa um isolamento tradicional multicamadas , que cobre o rover para evitar a entrada de calor, enquanto o Rover-1B é equipado com radiadores para dissipar o calor para o exterior.

MINERVA-II-2

Ao contrário dos outros três MINERVAs (um na Hayabusa , dois na Hayabusa2 ) desenvolvidos pela JAXA / ISAS , o MINERVA-II-2 foi desenvolvido por um consórcio de universidades japonesas e emprega métodos de mobilidade significativamente diferentes. O objetivo principal do MINERVA-II-2 é verificar a navegação em um ambiente com aceleração gravitacional extremamente pequena. O rover foi concebido como uma 'carga útil de divulgação', dirigida à comunidade universitária. As responsabilidades de cada universidade são as seguintes:

Operação e pouso

MINERVA (Hayabusa)

O MINERVA foi implantado pela Hayabusa durante o terceiro ensaio de pouso. Em 12 de novembro de 2005 6:07:38 UTC, o comando para implantar o MINERVA foi enviado da Terra. No entanto, antes do comando de implantação do MINERVA, um comando instruindo a Hayabusa a aumentar sua altitude foi enviado acidentalmente. O MINERVA foi implantado em 6h24 UTC, mas a distância até 25143 Itokawa era de 200 m, e a Hayabusa estava subindo a aproximadamente 15 cm / s de distância do asteróide. Uma imagem tirada por Hayabusa 212 s após a implantação do MINERVA capturou o MINERVA e o OME-C, a cobertura do rover que também foi implantada.

Das imagens obtidas pelo MINERVA, apenas uma foi enviada, que foi uma fotografia dos painéis solares da Hayabusa. Após a separação da Hayabusa, a comunicação com o MINERVA durou 18 horas.

MINERVA-II ( Hayabusa2 )

Hayabusa2 chegou ao asteroide 162173 Ryugu em 27 de julho de 2018. A espaçonave lançou MINERVA-II-1, um lote de 2 veículos espaciais, sobre o 'hemisfério norte' de Ryugu. O processo foi conduzido de forma totalmente autônoma, uma contramedida para evitar a recorrência do erro que condenou seu antecessor. O local de pouso dos rovers MINERVA-II-1 foi denominado Tritonis. Dos dois rovers, o HIBOU (também conhecido como Rover-1A) tirou uma imagem do Hayabusa2 logo após a implantação. OWL (também conhecido como Rover-1B) conseguiu gravar um vídeo de Ryugu. MINERVA-II-1 se tornou a primeira sonda a obter uma imagem e se mover em uma superfície de asteróide. Depois de completar suas missões, os dois rovers permanecerão na superfície do asteróide.

MINERVA-II-2

O rover MINERVA-II-2, também chamado de Rover-2, falhou antes da implantação. No entanto, foi implantado em 2 de outubro de 2019 em órbita ao redor de Ryugu para realizar medições gravitacionais. Após o lançamento da Hayabusa2, ele impactou o asteróide em 8 de outubro.

Veja também

Referências

links externos