MISSÃO DE IMPACTO EM ASTERÓIDE
Missão de Teste de Redirecionamento de Asteróide Duplo no par Didymos
A espaçonave de teste de impacto com pequeno corpo celeste será lançada por um foguete Falcon 9 nº B1063.3 em 24 de novembro de 2021, às 06:20 UTC, a partir do Space Launch Complex 4 (SLC-4E) da Base Aérea de Vandenberg, Califórnia.
O alvo, Didymos (1996GT, 65803) é um par de asteróides, próximo da Terra (tipo Apollo) descoberto em 1996. O sistema está em uma órbita solar elíptica (excentricidade, e=394), inclinada em 3,407 ° em relação à eclíptica, com afélio de 2.2760 AU, periélio de 1,0133 AU, semi-eixo maior de 1.6446 AU com um período de 770,18 dias. Didymos B orbita Didymos A com um período de 11,90h.
A missão Double Asteroid Redirection Test (DART) é dirigida pela NASA no Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) com o apoio de vários centros : o Jet Propulsion Laboratory (JPL), Goddard Space Flight Center (GSFC), Johnson Space Center ( JSC), Centro de Pesquisa Glenn (Glenn Research Center – GRC) e o Centro de Pesquisa Langley (Langley Research Center – LaRC). A DART é um teste de tecnologias orientado para defesa planetária para prevenir um impacto na Terra por um asteróide perigoso. Será a primeira demonstração da técnica do impactador cinético para alterar o movimento de um asteróide no espaço. A missão DART é liderada pelo APL e gerenciada pelo Programa de Exploração do Sistema Solar da NASA no Marshall Space Flight Center para o Escritório de Coordenação de Defesa Planetária da NASA e a Divisão de Ciência Planetária do Science Mission Directorate na sede da NASA em Washington, DC. Embora nenhum asteróide conhecido com mais de 140 metros de tamanho tenha uma chance significativa de atingir a Terra nos próximos 100 anos, apenas cerca de 40% desses asteróides foram encontrados em outubro de 2021.
Objetivo da missão – A missão do DART é atingir o membro secundário do sistema binário Didymos (Didymos B) durante sua aproximação com a Terra em outubro de 2022. Por um período de várias semanas na época do impacto, Didymos A estará a 0,08 UA da Terra e estará brilhante o suficiente para dados úteis a serem obtidos por pequenos telescópios terrestres. O impacto da DART mudará o período da órbita do sistema binário em um valor suficiente para ser quantificado por observações baseadas no solo. O satélite Didymos orbita seu primário com um período de 11,9 horas, com um semi-eixo maior de 1,1 km e uma órbita quase circular. O primário tem um diâmetro de 780 m e o secundário 160 m. A presença de um satélite permitiu que a densidade do primário fosse estimada em 2,1 g / cm3 com cerca de 30% de incerteza. A espectroscopia de refletância baseada no solo de Didymos mostra que ele é um membro do “complexo S” dos asteróides, o grupo de composição mais comum de objetos próximos à Terra.
A espaçonave atingirá a deflexão do impacto cinético ao colidir deliberadamente com o pequeno corpo celeste a uma velocidade de aproximadamente 6,6 km/s, com o auxílio de uma câmera de bordo (a ‘DRACO’) e um software de navegação autônomo sofisticado. A colisão mudará a velocidade do moonlet em sua órbita ao redor do corpo principal em uma fração de um por cento, mas isso mudará o período orbital do moonlet em vários minutos – o suficiente para ser observado e medido usando telescópios na Terra. Uma vez lançado, o DART estenderá os Roll Out Solar Arrays para produzir a energia necessária para o sistema de propulsão elétrica do DART. A espaçonave demonstrará o sistema de propulsão elétrica solar comercial NEXT-C ‘Evolutionary Xenon Thruster’ da NASA para sua propulsão no espaço. O NEXT-C é um sistema de próxima geração baseado no sistema de propulsão da espaçonave Dawn e foi desenvolvido no Glenn Research Center em Cleveland, Ohio. Ao utilizar a propulsão elétrica, a DART pode se beneficiar de uma flexibilidade significativa para o cronograma da missão, ao mesmo tempo em que demonstra a próxima geração de tecnologia de motor iônico, com aplicações para futuras missões da NASA.
Como parte da orientação, navegação e controle (guidance, navigation and control, GNC), a equipe desenvolveu algoritmos chamados SMART Nav (Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation). Este sistema de navegação ótica autônomo irá identificar e distinguir entre os dois corpos no sistema Didymos e então, trabalhando em conjunto com os outros elementos do GNC, direcionará a espaçonave em direção ao corpo menor, tudo dentro de aproximadamente uma hora antes do impacto. Para navegar com precisão até o asteróide usando sistemas a bordo, a equipe está aproveitando décadas de algoritmos de orientação de mísseis desenvolvidos no APL.
O impacto da espaçonave a 6 km/s produzirá uma mudança de período da órbita binária maior que 7 minutos (assumindo que o momentum do incidente do impactador seja simplesmente transferido para o alvo sem aprimoramento). Esta mudança no período da órbita binária poderá ser medida dentro de uma semana, dadas as condições de observação esperadas.
Estrutura da espaçonave – A DART é uma nave espacial de baixo custo. A estrutura principal da espaçonave é uma caixa com dimensões de aproximadamente 1,2 por 1,3 por 1,3 metros, a partir da qual outras estruturas se estendem para resultar em aproximadamente 1,8 metros de largura, 1,9 metros de comprimento e 2,6 metros de altura. A espaçonave tem dois painéis solares que, quando totalmente estendidos, têm cada um 8,5 metros de comprimento. A DART navegará para se chocar contra Didymos a uma velocidade de aproximadamente 6,6 quilômetros por segundo. A massa total da espaçonave é de aproximadamente 610 kg no lançamento e 550 kg no impacto. A sonda carrega como propelente hidrazina (50 kg) para manobras e controle de atitude (com seus doze propulsores tipo MR-103G) e xenônio (cerca de 60 kg) para operar o motor de demonstração de tecnologia de propulsão iônica. A espaçonave usará no máximo 10 quilos desse xenônio.
Carga útil – A carga útil da nave consiste em um único instrumento, a Didymos Reconnaissance e Asteroid Camera for Optical Navigation (DRACO). A DRACO é um gerador de imagens de alta resolução derivado da câmera LORRI da New Horizons para oferecer suporte à navegação e direcionamento, para medir o tamanho e a forma do alvo do asteróide e para determinar o local do impacto e o contexto geológico. A DRACO é um telescópio de ângulo estreito com uma abertura de 208 milímetros e campo de visão de 0,29 graus. Ela tem um detector de semicondutor de óxido de metal complementar (complementary metal-oxide semiconductor – CMOS) e um sofisticado processador de imagem integrado para determinar a localização relativa de Didymos e apoiar o SMART Nav. As imagens adquiridas pela DRACO antes do impacto cinético serão transmitidas à Terra em tempo real. Em seus momentos finais, a câmera ajudará a caracterizar o local do impacto, fornecendo imagens de alta resolução da superfície de Didymos B.
Espaçonave acompanhante – A DART também levará um cubesat construído pela Agenzia Spaziale Italiana (ASI), denominado LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids). A espaçonave DART ejetará o LICIACube cerca de dez dias antes do impacto para fora de um conteiner por acionamento de mola a cerca de 4,2 km por hora, 10 dias antes, para adquirir imagens do impacto e do material ejetado à medida que passa pelo asteróide. O LICIACube se comunicará diretamente com a Terra, enviando imagens do material ejetado após o sobrevoo de Didymos B. O LICIACube possui dois instrumentos: O LEIA (LICIACube Explorer Imaging for Asteroid), uma câmera pancromática de campo estreito para adquirir imagens de longa distância com alta resolução espacial e o LUKE (LICIACube Unit Key Explorer), uma câmera RGB de campo amplo, permitindo uma análise multicor do ambiente do asteroide. Estes irão capturar dados científicos e informar o sistema autônomo do microssatélite, encontrando e rastreando o asteróide ao longo da aproximação. O projeto do LICIACube é baseado em uma plataforma de cubesat 6U desenvolvida pela empresa aeroespacial Argotec.
Motor elétrico – A DART usará o NEXT–C da NASA (NASA Evolutionary Xenon Thruster – Commercial), um sistema de propulsão iônica desenvolvido pelo Glenn Research Center e pela Aerojet Rocketdyne. O NEXT-C é um sistema de propulsão elétrica movido a energia solar, usando um motor de íons com grade produzindo impulso por aceleração eletrostática formados a partir do propelente xenônio. O NEXT–C oferece melhor desempenho (maior impulso específico e taxa de transferência), eficiência de combustível e flexibilidade operacional em comparação com os sistemas de propulsão iônica utilizados em missões planetárias anteriores da NASA, as Dawn e Deep Space 1.
Painéis solares – Um conceito demonstrado na Estação Espacial Internacional, os ROSA oferecem uma forma compacta e de peso leve para lançamento que então se desdobra em duas grandes asas quando a nave estiver no espaço, cada uma com 8,6 metros de comprimento, produzindo 6,6 kW. As “asas” flexíveis e desenroláveis são mais leves e compactas do que os painéis solares tradicionais, apesar de seu tamanho. Esta tecnologia foi testada com sucesso pela primeira vez em 2017 na Estação Espacial Internacional, com versões mais recentes instaladas em junho de 2021 para uso em tempo integral. A DART será a primeira espaçonave interplanetária a voar com essas novas asas, abrindo caminho para seu uso em futuras missões. O ROSA é desenvolvido pela Deployable Space Systems da Redwire, uma empresa sediada em Goleta, Califórnia.
O sistema de aviônica da espaçonave usa um computador de placa única e um módulo de interface, ambos com eletrônica baseada em FPGA (field-programmable gate array), para fornecer controle flexível e manuseio de dados para os sistemas de navegação, processamento de imagem, comunicações e propulsão da espaçonave.
Os preparativos para o lançamento da DART começaram em 20 de outubro de 2021, quando a espaçonave começou a ser abastecida na Base da Força Espacial de Vandenberg. Desde então, os membros da equipe prepararam a espaçonave para o vôo, testando os mecanismos e o sistema elétrico, envolvendo as peças em mantas de isolamento multicamadas e simulando a sequência de lançamento tanto no local de lançamento quanto no centro de operações da missão no APL.
A DART dirigiu-se à Instalação de Processamento de Carga Útil da SpaceX no VSFB em 26 de outubro de 2021. Dois dias depois, a equipe recebeu luz verde para abastecer o tanque de combustível com os cerca de 50 kg de hidrazina para manobra e controle de atitude. A nave também foi carregada com os 60 kg de xenônio para o motor NEXT-C antes que a espaçonave deixasse a APL no início de outubro de 2021.
A janela de lançamento começa em 24 de novembro de 2021. A sonda será lançada a bordo de um foguete Falcon 9 da SpaceX. Após a separação do veículo de lançamento e mais de um ano de cruzeiro, ela interceptará a lua de Didymos no final de setembro de 2022, quando o sistema Didymos estiver a 11 milhões de quilômetros da Terra, permitindo observações por telescópios terrestres e radares planetários para medir a mudança no momentum transmitido ao pequeno corpo celeste. A partir de 10 de novembro de 2021, os engenheiros estavam integrando a espaçonave ao adaptador no topo do segundo estágio do foguete Falcon 9. Um dia antes do lançamento, o veículo sairá do hangar e será instalado na plataforma de lançamento.
HOMEM DO ESPAÇO 