OKEANOS - OKEANOS

OKEANOS
Nomes Kite-craft de tamanho grande para exploração e astronáutica no sistema solar externo
Júpiter Trojan Asteroid Explorer
Tipo de missão Demonstração de tecnologia ,
reconhecimento,
possível devolução de amostra
Operador JAXA
Duração da missão ≈12 anos
> 30 anos para devolução de amostra opcional
Propriedades da espaçonave
Tipo de nave espacial Vela solar
Fabricante ISAS e DLR
Massa de lançamento 1400 kg
Massa de pouso ≈100 kg
Massa de carga útil Nave espacial: 30 kg
Lander: 20 kg
Dimensões Vela / painel solar:
40 × 40 m (1600 m 2 )
Lander: 65 × 40 cm
Poder Máx: 5 kW em Júpiter
Início da missão
Data de lançamento 2026
Foguete H-IIA ou H3
Local de lançamento Centro Espacial Tanegashima
Contratante Mitsubishi Heavy Industries
Módulo de pouso de Trojan Júpiter
Data de desembarque 2039
Telescópio principal
Comprimentos de onda Infravermelho
Transponders
Banda Banda X
Capacidade 16 Kbps
Classe de grande missão
 

OKEANOS ( Kite-nave para Exploração e Astronáutica no Sistema Solar Externo ) foi um conceito de missão proposto para asteróides de Tróia , que compartilham a órbita de Júpiter, usando uma vela solar híbrida para propulsão; a vela foi planejada para ser coberta com finos painéis solares para alimentar um motor iônico . A análise in situ das amostras coletadas teria sido realizada por contato direto ou usando uma sonda carregando um espectrômetro de massa de alta resolução. Um retorno de amostra à Terra era uma opção em estudo.

Okeanos foi finalista do Japão Instituto de Espaço e Ciência Astronáutica (ISAS) ' 2 Grande Classe Missão para ser lançado em 2026, e possivelmente retornar amostras de asteróides Trojan à Terra em volta de 2050. A missão vencedora foi o LiteBIRD .

Visão geral

A missão OKEANOS foi um conceito proposto pela primeira vez em 2010 para voar junto com o Jupiter Magnetospheric Orbiter (JMO) como parte da cancelada Europa Jupiter System Mission - Laplace .

Em sua formulação mais recente, a missão OKEANOS e o LiteBIRD foram os dois finalistas do Japan's Large Mission Class do Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia . O LiteBIRD, um telescópio astronômico de fundo de micro-ondas cósmico , foi selecionado.

Analisar a composição dos Trojans de Júpiter pode ajudar os cientistas a entender como o Sistema Solar foi formado. Também ajudaria a determinar qual das hipóteses concorrentes está certa: planetesimais remanescentes durante a formação de Júpiter, ou fósseis de blocos de construção de Júpiter, ou objetos transnetunianos capturados por migração planetária. A última proposta incluía uma sonda para realizar análises in situ . Havia várias opções para esta missão, e a mais ambiciosa propunha recuperar e enviar amostras para a Terra para investigações extensas. Se tivesse sido selecionada em abril de 2019 para desenvolvimento, a espaçonave teria sido lançada em 2026 e pode ter oferecido alguma sinergia com a espaçonave Lucy , que sobrevoará vários Trojans Júpiter em 2027.

Nave espacial

A espaçonave foi projetada para ter uma massa de cerca de 1.285 kg (2.833 lb) incluindo um possível módulo de pouso e teria sido equipada com motores elétricos solares de íons . A vela de 1600 m 2 teria um propósito duplo de propulsão solar de vela e painel solar para geração de energia. Se um módulo de pouso tivesse sido incluído, sua massa não teria sido maior que 100 kg. A sonda teria coletado e analisado amostras do asteróide. Um conceito sugerido mais complexo teria feito a sonda decolar novamente, se encontrar com a nave-mãe e transferir as amostras para seu transporte para a Terra.

Vela solar e painéis solares

A vela única proposta era um híbrido que forneceria propulsão de fótons e energia elétrica. JAXA se referiu ao sistema como uma Vela de Energia Solar. A vela teria sido feita de um filme de poliimida de 10 μm de espessura medindo 40 × 40 metros (1600 m 2 ), coberto com 30.000 painéis solares de 25 μm de espessura, capazes de gerar até 5 kW à distância de Júpiter , 5,2 unidades astronômicas do sol . A espaçonave principal teria sido localizada no centro da vela, equipada com um motor íon elétrico solar para manobra e propulsão, especialmente para uma possível viagem de retorno de amostra à Terra.

A espaçonave teria usado a tecnologia de vela solar desenvolvida inicialmente para o bem sucedido IKAROS (Kite-Kite Interplanetário Acelerado pela Radiação do Sol) que foi lançado em 2010, cuja vela solar tinha 14 m × 14 m de tamanho. Tal como acontece com o IKAROS, o ângulo solar da vela teria sido alterado controlando dinamicamente a refletividade dos monitores de cristal líquido (LCD) na borda externa da vela, de modo que a pressão do sol produziria torque para alterar sua orientação.

Motor iônico

O motor iônico pretendido para a missão foi chamado de μ10 HIsp. Foi planejado para ter um impulso específico de 10.000 segundos, potência de 2,5 kW e uma magnitude de empuxo máxima de 27 mN para cada um dos quatro motores. O sistema do motor elétrico teria sido uma versão melhorada do motor da missão Hayabusa , usado para manobras e, especialmente, para uma viagem opcional de retorno de amostra à Terra. Um estudo indicou a necessidade de 191 kg de propelente de xenônio se tivesse sido decidido trazer uma amostra de volta para a Terra.

Lander

Lander
Parâmetro / unidades

Massa ≤ 100 kg (220 lb)
Dimensões Cilíndrico: 65 cm de diâmetro
40 cm de altura
Poder Bateria não recarregável
Instrumentos
(≤ 20 kg)
Amostragem
Profundidade pneumática : ≤1 m

O conceito de missão considerou vários cenários, alvos e arquiteturas. O cenário mais ambicioso contemplou a análise in situ e um retorno de amostra usando uma sonda. Este conceito de módulo de pouso foi uma colaboração entre o Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e o JAXA do Japão , começando em 2014. A espaçonave teria implantado um módulo de aterragem de 100 kg na superfície de um asteróide Trojan de 20-30 km para analisar seus constituintes voláteis subterrâneos, como como gelo de água, usando uma broca pneumática de 1 metro alimentada por gás nitrogênio pressurizado. Algumas amostras de subsuperfície teriam sido transferidas para o espectrômetro de massa de bordo para análise de voláteis. A massa de carga científica da sonda, incluindo o sistema de amostragem, não teria excedido 20 kg. A sonda teria sido alimentada por baterias e foi planejada para realizar uma descida autônoma, pouso, amostragem e análise. Algumas amostras deveriam ser aquecidas até 1000 ° C para pirólise para análise isotópica. A carga útil conceitual para o módulo de pouso incluiria uma câmera panorâmica (visível e infravermelho), um microscópio infravermelho, um espectrômetro Raman , um magnetômetro e um radiômetro térmico. O módulo de pouso teria operado por cerca de 20 horas usando a energia da bateria.

Se um retorno de amostra fosse realizado, o módulo de pouso teria decolado, se reunido e entregue as amostras de superfície e subsuperfície para a nave-mãe pairando acima (a 50 km) para posterior entrega à Terra dentro de uma cápsula de reentrada. O módulo de pouso teria sido descartado após a transferência da amostra.

Carga útil científica conceitual

No módulo de pouso
Na espaçonave
Anexado à vela

GAP-2 e EXZIT eram instrumentos para observações astronômicas e não se destinavam a ser usados ​​para estudar asteróides de Tróia. Os dois teriam feito pesquisas oportunistas, aproveitando a trajetória da missão. O GAP-2 teria tornado possível localizar a posição das explosões de raios gama com alta precisão, emparelhando-as com observatórios terrestres. EXZIT, como a luz zodiacal fica significativamente fraca além do cinturão de asteróides, teria permitido ao telescópio observar o fundo infravermelho cósmico . MGF-2 foi um possível sucessor do instrumento MGF a bordo do satélite Arase , e ALADDIN-2, GAP-2 foram possíveis sucessores dos respectivos instrumentos a bordo IKAROS .

Veja também

Referências