Hayabusa2: a sonda do caçador de asteróides

Hayabusa2 a poucos metros da superfície da revolução Ryugu
A, nada menos. Depois de uma primeira experiência mista em 2003, a agência espacial japonesa lançou a missão Hayabusa2 em dezembro de 2014, acompanhada por uma verdadeira coleção de novas ferramentas para explorar o asteróide Ryugu. Hoje só podemos saudar o seu sucesso!
Para entender Hayabusa2, devemos primeiro voltar à virada do século e à primeira missão: na primavera de 2003, a agência espacial japonesa decidiu montar um projeto ousado para o asteróide 1998 SF36, rebatizado de Itokawa apenas algumas semanas depois. a partida da sonda. Hayabusa (que se traduz em "Falcão Peregrino") consegue chegar ao seu asteróide, mas as novas tecnologias que equipam a sonda tornam cada etapa da missão difícil: os propulsores iônicos são caprichosos, os controladores de atitude da sonda também, os O pequeno robô que cai em direção à superfície se perde no vazio e, para piorar as coisas, o mecanismo que lhe permite recuperar amostras (e que foi anunciado a propósito como uma grande estreia mundial) não se ativa como planejado .
Apesar de tudo, a Hayabusa conseguiu trazer de volta uma pequena cápsula, que pousou no deserto australiano a 13 de junho de 2010… A missão terminou com uma surpresa inesperada: embora parecesse vazia quando foi aberta no laboratório, a caixa, que viajou dezenas de milhões de quilômetros, contém pequenos grãos de poeira de asteróide. Os cientistas não precisam mais estudar as propriedades de Itokawa o máximo possível … Mas a agência japonesa JAXA quer ir além, corrigir seus erros e aproveitar seu conhecimento para visitar outro asteróide: ele lança, para fazer isso , o programa Hayabusa2. (Observe também que, sim, Hayabusa2 é escrito em uma palavra, isso não é um erro).
Impressão artística da sonda Hayabusa2

Perseguindo Ryugu

Hayabusa2 decola em 3 de dezembro de 2014, por um longo período de transferência em busca de seu asteróide, então chamado de 1999 JU3 e logo renomeado oficialmente como Ryugu (o “Palácio do Dragão”, um local ligado à mitologia japonesa). A sonda novamente emprega quatro propulsores de íons, incluindo um sobressalente, bem como vários sistemas de controle de atitude. Mas as falhas da primeira geração foram admiravelmente apagadas: não haverá percalços durante a "perseguição" do asteróide tipo C (para Carboné). Ao descobrir seu objetivo, Hayabusa2 reduz sua velocidade e prepara seus resultados preliminares. É uma questão de pressa, quem sabe se o pequeno asteróide de 860 metros de diâmetro não pode esconder uma pequena rocha em órbita, ou ter uma pequena cauda de poeira?
No final, as medições não revelaram nada de anormal e em junho de 2018 a Hayabusa2 chegou perto de seu objeto de estudo. Em 27 de junho, ela parou seu progresso ao chegar em "casa": um ponto muito específico, 20 km atrás de Ryugu. A sonda de 610 kg (incluindo 66 kg de Xenon para seus propelentes, que foram desligados desde sua chegada perto do asteróide) não entra na órbita Ryugu. Sua massa é considerada muito baixa e as equipes estão mais confiantes para estudar o asteróide a uma distância razoável.
Demora pouco mais de sete horas para que Ryugu se vire e alguns dias após a chegada de Hayabusa2, os cientistas já conhecem suas principais características: um cinto "amassado" pelo próprio peso, o que o dá a forma de um diamante, grandes rochas nos pólos e uma série de crateras no equador. É o primeiro asteróide do tipo C a se aproximar, é mais escuro que um bloco de carvão e, graças à paciência deles, as equipes e cientistas japoneses ao redor do mundo terão 18 meses para estudá-lo de perto!
O asteróide Ryugu

Primeiros meses muito ocupados

O cronograma é muito apertado: para otimizar o tempo gasto em Ryugu, apenas os primeiros dois meses são dedicados a uma das tarefas mais importantes, ou seja, o mapeamento preciso do asteróide. Mas, graças à sua técnica para seguir Ryugu do ponto de "casa" da sonda, as equipes Hayabusa2 estabelecerão protocolos de abordagem muito simples. Várias vezes em julho e depois em agosto de 2018, os cientistas “descem” a sonda até a superfície, trazendo-a para menos de um quilômetro de altitude para tirar imagens de alta resolução. Durante um desses testes, os motores são desligados e as equipes estudam o campo gravitacional de Ryugu calculando a variação da trajetória da sonda.
Rapidamente, as equipes se maravilharam com uma característica única deste asteróide, que, no entanto, representará muitos problemas para elas: não há nenhuma área plana sobre Ryugu! Durante as missões anteriores, seja Hayabusa1 em torno de Itokawa, ou outras visitas a pequenos corpos, como o cometa 67P "Tchouri", os cientistas sempre encontraram áreas planas, arenosas ou empoeiradas. Em Ryugu, nada disso: o asteróide é uma verdadeira pedra cujos blocos se sobrepõem. E quanto mais perto a sonda chega, mais as equipes observam seixos menores, que ocupam toda a sua superfície. O solo de Ryugu se torna uma verdadeira dor de cabeça para japoneses, franceses e alemães, que buscam áreas para pousar seus pequenos robôs.
A superfície muito irregular do asteróide

Minerva e Mascote, os robôs caíram

Hayabusa2 é uma missão complexa, que incorpora quatro robôs divididos em três grupos. O primeiro foi lançado em 21 de setembro de 2018 a menos de 30 metros acima do nível do mar: eram dois cilindros de 1,1 kg chamados Owl e Hibou, parte de um primeiro grupo chamado Minerva 2-1. Desenvolvidos em cooperação com a agência japonesa JAXA e a Aizu University, eles são equipados com dispositivos para "pular" para a superfície de Ryugu, enquanto capturam imagens em intervalos regulares. Quando forem transmitidas, essas fotos, as primeiras fotos tiradas na superfície de um asteróide, terão impacto mundial.
Poucos dias depois, foi a vez do robô Mascote franco-alemão (“Mobile Asteroïd Surface SCOuT”) pousar em Ryugu. Do tamanho de uma caixa de sapatos, pesa quase dez quilos, mas ao contrário dos robôs japoneses, o Mascot não é equipado com painéis solares, apenas uma bateria capaz de garantir uma vida útil de cerca de duas órbitas. aos seus quatro instrumentos científicos. Liberado a 50 metros da superfície, desce 19 minutos antes de pousar … De cabeça para baixo. Rapidamente, as equipes na Terra ordenam que o robô ative seu sistema de salto e Mascot se encontra na posição certa. Felizmente, seus instrumentos funcionam maravilhosamente e registram 16 horas de dados, cujo estudo, um ano depois,já deu origem a publicações de prestígio - e isso é apenas o começo!
O terceiro e último robô foi ejetado um ano depois, em 3 de outubro de 2019, a 1 km de altitude. Isso permitiu que as equipes acompanhassem sua lenta progressão em direção à superfície (aproximadamente cinco dias para “cair” nas rochas) e validassem as medições de gravidade anteriores. Aquele robô, Minerva 2-2, ainda não enviou nenhuma imagem para as equipes, a menos que ainda não tenham sido divulgadas.
A superfície observada por um robô Minerva

SCI, explosivos em uma sonda espacial

O objetivo final da missão Hayabusa2 é capturar e trazer de volta amostras de asteróides para a Terra. Mas Ryugu é um objeto celestial que tem evoluído sem muitos distúrbios por centenas de milhões, senão bilhões de anos. A sua superfície foi, portanto, sujeita a ciclos significativos de radiação solar, temperaturas extremas, erosão … Além disso, seria muito interessante saber o que esteve escondido sob esta superfície durante tanto tempo. Gelo? Moléculas de carbono complexas? Para descobrir, JAXA não hesitou: se você não tem certeza se está vendo uma cratera recente, pode criar uma você mesmo. Este é o papel do impactador SCI (Small Carry-On Impactor) um pequeno cilindro de 14 kg, caiu cerca de 500 metros da superfície do asteróide Ryugu.
O dispositivo é equipado principalmente com uma contagem regressiva, nada sofisticada, que dispara uma carga de 9,5 kg de explosivo do tipo "Plástico". E isso é muito, mesmo na Terra (um “pão” C4 pesa entre 500 e 600 gramas). No entanto, a explosão em si não afetará a superfície; ele tem apenas um objetivo: impulsionar um projétil de cobre de 2 kg e 5 mm de espessura em direção à superfície do asteróide. No momento da explosão, o disco de cobre se deforma, tornando-se um cone, e é este que avança em direção à superfície do asteróide para impactá-lo a cerca de 2 km / s, ou 7200 km / h!
O SCI foi implantado em 5 de abril de 2019. A sonda então se apressou em se abrigar “atrás” do asteróide, de modo a não receber nenhum entulho projetado durante o impacto. Este último criará uma cratera irregular com cerca de 20 metros de diâmetro na borda da qual - bingo! - as equipes japonesas decidem colher amostras.

Amostras para a posteridade

Mas antes da implantação do SCI, que permitirá a coleta de amostras nas camadas inferiores do asteróide, ocorre uma primeira descida no dia 22 de fevereiro, durante a qual as equipes colocam em risco a missão Hayabusa2.
Após intensa preparação, a sonda sai de seu ponto "inicial" a 20 km do asteróide para se aproximar e colher amostras. O caso é complexo: o veículo não pode ser pilotado porque leva quase 15 minutos para enviar um comando e o dobro para receber sua resposta. Portanto, é impossível ser reativo ou manobrar com um humano no circuito; o computador de bordo gerencia a parte final da abordagem, enquanto o controle da missão japonês pode "apertar o botão" e cancelar ooperação a qualquer momento.
Felizmente, tudo corre como planejado: o sistema de laser LIDAR fornece informações de distância no solo, enquanto o computador de bordo se localiza em relação às imagens previamente armazenadas. Para auxiliar na navegação, Hayabusa2 lançou um marcador de alvo sobre a área, uma espécie de bola de tênis coberta com alumínio. Ao examinar as imagens, o computador de bordo a identifica e se posiciona em relação a este marcador.
Hayabusa2 então corre os últimos metros. Quando seu "tronco" de aproximadamente um metro de comprimento entra em contato com o solo, um miniprojeto de tântalo é disparado contra o solo, espalhando milhares de pequenos entulhos e poeira. Eles ricocheteiam na buzina e ficam presos no coração do instrumento, que imediatamente gira e guarda as amostras preciosas.
A sonda vai finalmente tirar duas amostras das três planejadas, para não arriscar danos desnecessários: as equipes estão convencidas de que a primeira operação funcionou bem o suficiente para projetar o material na cápsula. No entanto, eles aceitam uma segunda coleta de amostra na borda da cratera SCI, com muito cuidado: o objetivo científico é muito importante para correr o risco de perdê-lo.

Traga a taça para casa

No momento em que este artigo foi escrito, Hayabusa2 ainda estava em operação a 20 km de seu asteróide. As equipes estão finalizando os últimos planos de vôo para observar Ryugu sem correr mais riscos antes de seu retorno à Terra, entre novembro e dezembro de 2019. A sonda irá reacender seus propulsores iônicos para iniciar sua jornada ao nosso planeta , o que deve levar cerca de um ano.
Durante sua abordagem final, ele lançará a cápsula de retorno de amostra que pousará no deserto australiano, antes de ser aberta. O seu conteúdo será posteriormente estudado no campus japonês de Sagamihara, mas também no resto do mundo graças a uma vasta rede de parcerias. Descobrir, manipular e analisar esses pedaços de asteróide com instrumentos inimagináveis ​​hoje em sondas espaciais, será a cereja do bolo desta missão.
Observe que os japoneses firmaram uma parceria especial com a NASA e a equipe da missão OSIRIS-REx, cuja sonda está atualmente examinando e orbitando o pequeno asteróide Bennu, também um asteróide de classe C. A missão americana também deve trazer amostras de material (as amostras estão programadas para o verão de 2020), trocas estão planejadas entre os japoneses e seus colegas nos EUA. Uma verdadeira mina de ouro!