Le projet NEOShield Aperçu du projet Cinétique Impacteur pour les astéroïdes d'une taille de 200m à 400m

Publié le par MrStrange49

La méthode de frappe d'atténuation cinétique peut être comprise à partir de la vidéo ci-dessus (crédit Airbus Defence and Space, ancien Astrium).

Le principe de la méthode d'atténuation impacteur cinétique est que l'astéroïde est dévié suite à un choc avec un véhicule impacteur. Le principe de transfert d'impulsion est utilisé, comme l'impacteur se écrase dans l'astéroïde à une vitesse très élevée de 10 km / s ou plus. La masse et la vitesse de l'impacteur (l'élan) sont transférés à l'astéroïde, provoquant un changement de vitesse et donc faire dévier de sa trajectoire légèrement.

Un vaisseau de l'explorateur est également nécessaire, ce qui permet une mesure précise de l'orbite de l'astéroïde. En outre, l'explorateur peut cartographie l'astéroïde, fournissant l'élément de frappe informations vitales telles que sa taille exacte, la forme, la vitesse de rotation et même composition chimique.

Après l'impact, l'explorateur une fois de plus de mesurer avec précision l'orbite de l'astéroïde pour confirmer le succès de l'impact à changer le cours de l'ONEM.

Le comportement de l'impact lui-même, et comment la dynamique est transféré à l'astéroïde, est un sujet de recherche clé pour le côté scientifique du projet NEOShield. Par exemple, si éjectas peut être exclu de l'astéroïde, ce qui augmente l'efficacité de l'impact en transférant un élan supplémentaire à l'astéroïde.

Le concept de l'impacteur cinétique a été étudié à la phase A niveau en Europe dans le cadre de l'étude de la mission Don Quijote. L'expérience tirée de cette étude a été utilisé au cours du projet NEOShield dans le développement de la conception détaillée de la mission de test pour la méthode d'atténuation impacteur cinétique.

Détails de la mission développé et la conception de l'engin spatial sont disponibles ici:

  • Le choix des cibles NEO
  • scénario de Mission
  • Comment engin spatial et la cible NEO viennent enfin ensemble
  • Situation à l'impact
  • Le véhicule impacteur NEOShield
  • Le vaisseau de l'explorateur NEOShield



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Le choix des cibles NEO

Une NEO cible appropriée pour la mission NEOShield de test de l'impacteur cinétique a été sélectionné sur la base des critères suivants:

  • «La sécurité de la Terre d'abord!", Ce qui signifie qu'en aucun cas la menace planétaire après l'achèvement de la mission doit être plus élevé qu'avant.
  • La déviation de l'astéroïde cible grâce à l'action de déviation doit être suffisamment importante pour être clairement détectable. Cela exclut les objets géocroiseurs dépassant une certaine taille.
  • Durée de la mission d'essai de l'impacteur cinétique de ne pas dépasser sept années

 

Comme l'astéroïde convenait le mieux selon les critères ci-dessus l'astéroïde 2001QC34 a été identifié. Ce NEO est un astéroïde potentiellement dangereux, mais est actuellement prévu pour manquer l'orbite de la Terre de plus de onze distances lunaires.

Propriétés de NEO cible 2001 QC34

Diamètre

240 ... 420 m

Masse

31 millions de tonnes

Forme

pomme de terre-like, avec un rapport longueur-largeur d'environ 1,5

Composition minérale

des silicates, des métaux

La distance minimale entre l'orbite terrestre et la cible orbite NEO

11,4 fois la distance Terre -Moon et environ 3% de la distance Terre-Soleil

 

Le plan de l'écliptique avec l'orbite de la Terre (bleu) et l'orbite de la cible NEO 2001 QC34 (rouge) autour du Soleil (jaune) sont présentés ci-après:

 

Dans la figure ci-dessus la constellation de la séparation minimale entre la Terre et orbite NEO est indiqué par un petit bleu et un petit point rouge, respectivement. Notez que 2001 QC34 passe ici la Terre au sein de l'orbite de la Terre et pas trop loin de l'endroit où 2001 QC34 est plus proche du Soleil (le périhélie de la NEO). Afin d'augmenter la distance entre la Terre et l'orbite NEO il est par conséquent nécessaire de réduire l'axe semi-majeur de l'ellipse orbitale de la NEO. Ceci peut être réalisé en réduisant la vitesse orbitale de 2001 QC34 par un impact cinétique à transférer à l'élan NEO dans le sens anti-vol.

 

scénario de Mission

Le scénario de mission le plus pratique pour la mission NEOShield de test de l'impacteur cinétique est basée sur le lancement d'un vaisseau spatial de l'explorateur et un véhicule impacteur ensemble comme une pile sur une fusée Soyouz depuis Kourou en Guyane française. Dans la configuration de lancement du vaisseau spatial de l'explorateur sera monté sur le dessus du véhicule impacteur. Ce dernier reste tout au long de la mission accouplés avec Fregat, l'étage supérieur du lanceur Soyouz. Même après avoir utilisé son propulseur la masse sèche importante de la Fregat aide augmenter substantiellement l'élan qui est conférée à la NEO cible lorsque la frappe se écrase sur elle.

Après avoir atteint l'espace interplanétaire la sonde de l'explorateur est séparée de l'impacteur. A partir de maintenant sur les deux engins spatiaux doivent suivre des trajectoires distinctes. Le vaisseau de l'explorateur doit atteindre la cible NEO plusieurs mois plus tôt que l'impacteur afin de laisser suffisamment de temps pour l'exploration NEO et la détermination d'orbite. La trajectoire de l'élément de frappe est conçu de manière à maximiser la vitesse relative de la cible NEO.

Avant l'impacteur atteint la NEO cible le vaisseau spatial de l'explorateur est placé dans une position qui est favorable pour l'observation de l'impact, mais à une distance suffisamment grande pour éviter d'être frappé par des débris NEO creusé en raison de l'impact.

The explorer spacecraft

La figure ci-dessus montre l'explorateur le vaisseau NEOShield accouplés avec de frappe et le Fregat sous le (transparent) Soyouz carénage en configuration de lancement. Frégate du carénage est en saillie vers le bas. Les cônes verts indiquées ci-dessus représentent des champs de vision des instruments et des capteurs.

 

Comment les deux engins spatiaux et le NEO cible finalement se réunissent

Un lancement combiné de l'explorateur et véhicule impacteur sur la même fusée a été sélectionné pour la mission d'essai de l'impacteur cinétique NEOShield. Cela nécessite des trajectoires non triviales pour les deux vaisseaux dont plusieurs manœuvres permettront. L'évolution de ces trajectoires à la cible NEO 2001 QC34 est indiqué ci-après.

 

La situation à l'impact sur ​​2001 QC34

Dans la phase terminale lorsque le véhicule impacteur se approche enfin la cible sélectionnée NEO 2001 QC34 il doit fonctionner dans des conditions d'éclairage défavorables. La raison est que, en raison de sa grande angle de phase Sun 2001 QC34 est presque nuit dans la perspective de l'impacteur (voir la figure ci-dessous). La figure illustre en outre, les vitesses de frappe et NEO et, surtout, la vitesse relative de l'impacteur par rapport à 2001 QC34 (environ 9 km / s).

Notez que la forme représentée pour cette NEO ne prétend pas être réaliste. Sa forme exacte ne est pas connue à ce jour, à l'exception de son rapport longueur-largeur de 1,5. Le véhicule impacteur doit être guidée de telle sorte qu'il touche le NEO de préférence le long d'une ligne passant par le centre de NEO de la masse. Par conséquent sa position décalée par rapport au centre de la NEO de la luminosité, qui est capturée par la caméra de navigation embarqué, doit être connu à l'impacteur.

NEO

Lorsque le véhicule impacteur se rapproche de la cible NEO alors le vaisseau de l'explorateur doit acquérir une position d'observation situé à une distance de sécurité et dans une orientation sûre vers le site d'impact. La position doit être telle que les éjectas creusées par l'impact sont peu susceptibles de frapper et endommager le vaisseau spatial de l'explorateur. Une distance de plusieurs milliers de kilomètres est réputé pour être sûr.

Au moment de l'impact que le NEO est à une distance de la Terre de 1,8 fois la distance Terre-Soleil. Cela signifie que la transmission d'un signal vers le bas à la terre en 15 minutes environ. La conséquence de cette latence élevée est la nécessité d'un degré élevé d'autonomie de bord, en particulier sur le véhicule impacteur.

 

Le véhicule impacteur NEOShield

Le véhicule impacteur est censé se écraser sur le NEO cible sélectionnée avec une grande précision et de la vitesse. Afin de maximiser le transfert de quantité de mouvement lors de l'impact, le véhicule impacteur reste accouplé à Fregat, l'étage supérieur Soyouz, tout au long de la mission. Ce composite est montré dans la figure suivante.

 

Impactor spacecraft

Le panneau solaire monté sur un corps octogonal au-dessus du composite est orientée en permanence vers le Soleil Pendant l'approche terminal pour 2001 QC34 les deux caméras de navigation à chaud redondants NAC1, NAC2 sont orientés vers le NEO et de fournir des informations de guidage pour le contrôle de trajectoire. Les cônes verts représentent les champs de vision des trois suiveurs stellaires utilisés pour le contrôle d'attitude. La masse sèche du composite de l'impacteur se élève à 1336 kg, dont Fregat (essentiellement constitué de six domaines qui se interpénètrent de taille égale) contribue 902 kg. Une suite d'antennes (à faible gain (LGA), moyen-gain (MGA) et à gain élevé (HGA)) permet la communication avec le sol et avec le vaisseau de l'explorateur. Pour contrôler l'orbite et l'attitude du véhicule spatial équipé d'un système de propulsion chimique et quatre roues de réaction.

 

Le vaisseau de l'explorateur NEOShield

Le vaisseau de l'explorateur est censé

  • de déterminer avec précision l'orbite cible NEO avant et après l'impact cinétique
  • de déterminer la composition de matière de la cible NEO
  • pour déterminer la géométrie de la surface et de l'état de rotation de la cible NEO
  • d'observer l'impact cinétique du véhicule impacteur (cratères, éjecta)
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Pour atteindre ces objectifs, deux caméras, un lidar et un spectromètre pour le visuel et le proche infrarouge sous forme de bande partie de ce vaisseau spatial. Les caméras seront également utilisés à des fins de navigation. sciences de la radio pour la détermination précise de l'orbite est possible en utilisant des transpondeurs RF appropriés. Une suite d'antennes (à faible gain (LGA), moyen-gain (MGA) et à gain élevé (HGA)) permet la communication avec le sol et avec le véhicule impacteur.

La masse sèche de l'engin spatial de l'explorateur se élève à 574 kg. Afin de minimiser cette masse d'une combinaison d'un champ électrique avec un système de propulsion chimique a été sélectionné.

 

The explorer spacecraft

La figure ci-dessus montre le vaisseau spatial de l'explorateur avec ses panneaux solaires arrimées.

source:

http://www.neoshield.net/en/mitigation-measures/kinetic-impactor.htm

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