Minyatürleştirilmiş atlama robotları bir asteroitin yerçekimini inceleyebilir

Güneş sistemindeki küçük cisimlere odaklanan görevler son zamanlarda hızla artıyor. OSIRIS-Rex, Psyche ve Rosetta, güneş sistemindeki küçük bir cisimle randevu planlayan veya buluşan projelerin örnekleridir. Ancak en büyük zorluklarından biri bu cisimlerin yerçekimini anlamaktı; bu özellikle Rosetta’nın iniş aracı Philae’nin amaçlanan kuyruklu yıldızın yüzeyinde kalmakta zorlandığı zaman açıkça görülüyordu. Colorado Boulder Üniversitesi ve NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki araştırmacıların sunduğu yeni bir fikir, küçük sondaları etrafa fırlatarak bu sorunun çözülmesine yardımcı olabilir.

Gravity Poppers adı verilen konsept, 2020’de NIAC’ın bağışından kaynaklandı. Fikir yeterince basit; küçük bir cismin yüzeyine bir grup sonda bırakın ve periyodik olarak üzerinden atlamalarını sağlayın. Bunu yaptıklarında onları takip edin. Atladıkları kuvveti biliyorsanız ve yüzeye döndüklerinde onları takip edebiliyorsanız, üzerinde süzüldükleri alanın yerçekimini alternatif tekniklere göre daha doğru bir şekilde tahmin edebilirsiniz.

Bilim adamları küçük cisimlerin yerçekimini hesaplamak için üç ana alternatif teknik kullanıyor: radar tomografisi, sismik görüntüleme ve gravimetri. Her birinin Yerçekimi Fırlatıcıların üstesinden gelebileceği dezavantajları vardır.

Radar tomografisi, belirli bir alandaki yerçekiminin nasıl olduğunu tahmin etmek için radyo sinyallerinin yansımalarını kullanır. Ancak küçük bir cismin daha derin bölümlerine nüfuz etmek zordur. Bazı malzemeler elektromanyetik dalgaları hiç yansıtmaz, bu da bu malzemelerle alanların karakterize edilmesini imkansız hale getirir.

Sismik görüntüleme Dünya’da yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilim insanları sismik dalgaların bir cismin yüzeyindeki hareketini izleyerek onları çevreleyen bölgelerin yer çekimini tahmin edebiliyorlar. Ancak bazı küçük cisimler, özellikle de asteroitler, tutarlı bir iç yapıya sahip olmayan moloz yığınlarından ibarettir. Sismik dalgalar bu tür ortamlarda pek başarılı olmuyor. Hayabusa-2’nin ziyaret ettiği asteroit Ryugu, bir çarpma olayının sismik enerjisini öyle bir emdi ki, uzay aracı onun yüzey özelliklerindeki herhangi bir değişikliği fark edemedi bile.

Gravimetri, üç teknik arasında en basit olanıdır ve uzay aracında en az ekipmanı gerektirir. Küçük gövde, yörüngesinde dönen uzay aracını nasıl çekiyor? Farklı bölgelerden geçerken yerçekimi artar mı azalır mı? Bununla birlikte, yörüngelerin nispeten uzak olması nedeniyle yerçekimini uzaktan ölçmek kolay değildir. Dolayısıyla bu tekniğin doğruluğu nispeten düşüktür.

Gravity Poppers’a girin. Bir yörünge aracı bunlardan birkaç düzinesini serbest bırakabilir. kağıt gönderilen fikrin detaylandırılması arXiv 20. Bir asteroitin, kuyruklu yıldızın ya da küçük ayın yüzeyine indiklerinde, zaman zaman yüzeyden atlamak için bir iç kuvvet kullanırlar, ancak bu, yerçekimini kırmaya yeterli değildir. İncelenmek istenen alana bağlı olarak bunu açılı veya dik olarak yapabilirler.

Yüzeyden uçtukça, yörüngedeki ana gemi onları takip ediyor ve yörüngelerini hesaplıyor; bu daha sonra üzerinden uçtukları bölgenin yerçekimini hesaplamak için kullanılabiliyor. Daha sonra iniyorlar, kendilerini sıfırlıyorlar ve bunu yörünge aracı onları takip ederken tekrar tekrar yapıyorlar. Ekip, popper’lar için iki tür yapı üzerinde çalıştı: küresel ve kübik. Yörünge aracının izleyebileceği bir ışık kaynağı oluşturan gömülü LED’lerin de bulunduğu küpün üzerine yerleştiler.

Ancak bu, ışık kaynağını takip etmek kadar basit değil; yörünge açısını, fırlatıcının sıçradığı kuvveti ve iniş konumunu hesaplamak için pek çok sistem dinamiği kullanılıyor. Makalede ayrıca NASA’da geliştirilen modelleme yazılımı kullanılarak böyle bir misyonun pratikte nasıl çalışacağına dair simülasyonlar da ayrıntılarıyla anlatılıyor.

Ne yazık ki bu, henüz bunun için üzerinde çalışılan bir prototip olmadığı anlamına geliyor. Henüz NIAC Faz II finansmanını da almadı. Ancak fikir benzersiz ve yeterince basit; biraz geliştirme çabasıyla mühendisler, güneş sistemimizdeki ekonomik ve bilimsel açıdan en ilginç dünyalardan bazılarını keşfetmenin bu yeni yolunda ustalaşabilecekler.