Yeraltı radarı kullanan bir çift CubeSat, Dünya’ya yakın asteroitlerin iç kısımlarını haritalayabilir

Yakın Dünya asteroitlerini (NEA’lar) karakterize etmek, sonunda birinin bize çarpmasını engellemeyi umuyorsak kritik öneme sahiptir. Ancak şimdiye kadar, bunu yapmak için yapılan görevler pahalıydı ve bu da uzay keşfi için asla iyi değildir.

Almanya’daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırmaları Enstitüsü’nden Patrick Bambach liderliğindeki bir ekip, önceki görevlerin maliyetinin çok altında bir maliyetle NEA’ların iç kısımlarını karakterize etmek için nispeten ucuz bir 6U CubeSat (veya daha doğrusu iki tane) kullanan bir görev konsepti geliştirdi.

Deep Interior Scanning CubeSat görevi olarak bilinen ve Dünya’ya yakın bir asteroit olan bir moloz yığınına veya DISCUS’a yapılan görev ilk olarak 2018’de duyuruldu. Merkezi mimarisi, güçlü bir radarla donatılmış iki ayrı 6U CubeSat’ı içeriyor. Bunlar bir NEA’nın zıt taraflarına seyahat edecek ve bir radarı NEA’nın içinden geçecek şekilde yönlendireceklerdi.

Görev mimarisi hakkında daha fazla bilgi edinmek için, DISCUS tarafından ziyaret edilmeye en uygun asteroit türüne bakmak en iyisidir. Yazarlar madde İlk Hayabusa görevinin hedefi olan Itokawa’nın büyüklüğünde bir tane önerin. Çapı yaklaşık 330 metre, görev planlayıcılarının aradığı boyut aralığında ve “moloz yığını” olarak belirlenmiş, yani iç kısmı nispeten seyrek.

Seyrek bir iç mekan, görev hedefleri için kritik öneme sahiptir, çünkü bir asteroitin yoğunluğu, onu karakterize etmek için gereken bilimsel araç setini önemli ölçüde etkileyebilir. DISCUS için görev ekibi, yarı dipol olarak bilinen bir radar anteni planlıyor. Bu, daha büyük nesnelerden geçme olasılığı daha yüksek olan nispeten düşük bir frekansta iletim yapacaktır.

Ayrıca, radarın frekansını değiştirerek en geniş karakterizasyon aralığına izin veren kademeli frekans modülasyonu olarak bilinen bir radar tekniği kullanmayı planlıyorlar.

Asteroitin diğer tarafındaki karşıt uzay aracı daha sonra bu radar sinyallerini alacak, meydana gelen dalga biçimi deformasyonlarını analiz edecek ve bunu radarın içinden geçmesi gereken malzemelerle ilişkilendirecektir. Hesaplamalar, bu tekniğin Itokawa büyüklüğündeki bir asteroitin iç kısmı için birkaç on metrelik bir çözünürlük sağlaması gerektiğini göstermektedir.

Ancak, bunların ayrıca bilgisayarlı radar tomografisi adı verilen başka bir spektral analiz tekniğinden geçirilmesi gerekir. Bu teknik genellikle Dünya’daki radyoloji teşhislerinde kullanılır – BT taraması adı buradan gelir – ancak güneş sistemindeki katı nesnelerin iç kısımlarını analiz etmek için de kullanılabilir.

Ancak, bilimsel yük DISCUS paketinin yalnızca bir parçasıdır ve ideal olarak her bir sondaya tahsis edilen 6U’nun yalnızca 1U’sunu kaplar. Diğer beşi, bir itme sistemi (2U), iletişim sistemi (1U) ve aviyonik takımı (1U) dahil olmak üzere bir dizi hazır bileşen tarafından kaplanır. Dipol anten ve güneş panelleri, standart CubeSat muhafazasının dışına yerleştirilerek daha iyi güç toplama ve sinyal gücü sağlar.

En kritik seçimlerden biri, DISCUS’un en azından bazı NEA’larla hızları eşleştirmesine olanak tanıyan yaklaşık 3,2 km/s hızlanma sağlayacak olan itme sistemidir. Alternatif olarak, görev, 4 km/s’ye kadar bir ivme elde etmek ve daha da fazla asteroite erişmek için aracı ayın etrafında fırlatmayı planlıyor.

Ekip, 2018’de görev tasarımını geliştirirken belirli bir asteroitin dikkatini çekti. Asteroit 1993 BX3, 2021’de Ay’a olan uzaklığın 18,4 katı kadar yaklaşmıştı ve DISCUS’un eşleşebileceği bir hızda hareket ediyordu, bu nedenle görev tasarım ekibi, söz konusu asteroide fırlatma yapılmasına olanak sağlayacak bir prototipin hazır ve çalışır durumda olmasını umuyordu.

Ne yazık ki, bu gerçekleşmedi ve makale 2018’de yayınlandığından beri görev konsepti üzerinde pek fazla çalışma yapılmadı. Ancak, giderek daha fazla görev NEA’ları hedefliyor ve CubeSat’lar giderek daha popüler hale geliyor. Sonunda, bir CubeSat görevi bu nesnelerden birini ziyaret edecek ve muhtemelen en azından kısmen DISCUS’tan bazı fikirlere dayanacak.