Рой зондов может измерить массу астероидов и комет
Swarm Flyby Gravimetry — это концепция определения массы астероида или кометы во время пролета с использованием набора небольших одноразовых отслеживающих целей, называемых зондами. Зонды запускаются с космического корабля и отслеживаются, когда они проходят рядом с небольшим телом. Измеряя отклонение при движении каждого зонда, мы можем добиться очень точного измерения массы астероида, превышающего текущие возможности примерно на порядок.
Этот подход обеспечивает высокую точность измерения массы по целому ряду причин:
* Зонды могут проходить очень близко к поверхности астероида, где они испытывают гораздо большее ускорение, чем космический корабль-хозяин.
* Измерения местоположения зондов относительно космического корабля-хозяина являются точными, поскольку дальность слежения находится в пределах сотен или тысяч километров. Традиционные методы используют отслеживание с Земли, где космический корабль обычно находится на расстоянии от миллионов до сотен миллионов километров.
* Расположение зондов может быть адаптировано для максимального измеримого отклонения. Это может быть ограничено в традиционных подходах.
* Наконец, можно использовать множество датчиков для получения наборов независимых измерений, что позволяет проводить перекрестную проверку результатов.
Они оценили набор возможных методов отслеживания, позволяющих измерить массу, включая оптические устройства формирования изображений, радиочастотные (РЧ) маяки и приемники, а также активный радар или лидар. Наиболее краткосрочный подход с наименьшим риском заключается в использовании оптического формирователя изображений на борту космического корабля-хозяина. Этот подход называется оптической гравиметрией или OpGrav. Из наборов изображений они могут зафиксировать угловое положение зондов по отношению к звездам на протяжении всего сближения. Эти угловые измерения вводятся в инструмент оптимальной оценки, который статистически определяет массу малого тела.
Они используют моделирование, чтобы охарактеризовать эффективность этой концепции в различных условиях. В качестве примера мы разработали гипотетическую траекторию, которая проходит мимо астероида по орбите, похожей на Эрос. Для этого сценария пролета мы смоделировали различные скорости космического корабля и размеры астероида. Они также изменили характеристики развертывания, чтобы отразить практические ограничения знаний о наведении, наведении и предварительном пролете астероида. На рисунках ниже показаны результаты этих симуляций, когда 3 зонда развернуты и отслеживаются с помощью оптического имидж-сканера. В данном случае мы смоделировали тепловизор дальнего действия, который летает на космическом корабле New Horizons.
Каждая полоса связана с 200 симуляциями одного и того же сценария облета, но со случайно выбранным профилем развертывания.Нижняя, средняя и верхняя части каждой полосы связаны с результатами 10-го, 50-го и 90-го процентилей. То есть верхняя часть столбца соответствует производительности, которая была достигнута не менее чем в 90% смоделированных случаев. Здесь производительность определяется как процентная ошибка результата, полученного смоделированными измерениями после обработки алгоритмами OpGrav. Каждая полоса дает результаты для выбранной скорости пролета и радиуса астероида. Моделирование предполагает, что для астероидов с радиусом 2,5 км OpGrav позволит нам определить массу астероида с точностью до 1% от истинного значения. Для меньших астероидов случайность развертывания становится более важной. В частности, важно, чтобы хотя бы один из зондов прошел рядом с астероидом. Для астероидов размером всего 500 метров в радиусе производительность сильно зависит от случая развертывания, при этом точность результатов варьируется от нескольких процентов до 40%.
Чтобы охарактеризовать истинную точность развертывания оборудования, они активно разрабатывают и тестируют прототип реализации OpGrav под названием «Эксперимент по оценке массы малого тела на месте с несколькими зондами» (SIMMEE). SIMMEE состоит из дозатора, набора зондов и механизма измерения скорости и времени каждого развернутого зонда. Зонды имеют диаметр 12 см и сжимаются в форме шайбы для удобного хранения во время полета. Они имеют сферическую форму и белый цвет, чтобы их можно было предсказуемо отслеживать при любой ориентации и условиях освещения. Сферическая форма также помогает свести к минимуму неопределенность, связанную с давлением солнечного излучения.
Текущий прототип SIMMEE проходит экологические и функциональные испытания в JHU / APL, чтобы доказать способность точно нацеливаться на точки пролета.
OpGrav является активным проектом и разрабатывается как инструмент для миссий в дальний космос. Они ищут партнеров для миссии, чтобы продолжить разработку и, в конечном итоге, обеспечить самое точное измерение массы пролета на сегодняшний день.
Брайан Ванг — лидер футуристической мысли и популярный научный блогер с 1 миллионом читателей в месяц. Его блог Nextbigfuture.com занимает первое место среди блогов научных новостей. Он охватывает множество прорывных технологий и тенденций, включая космос, робототехнику, искусственный интеллект, медицину, антивозрастную биотехнологию и нанотехнологии.
Известный тем, что выявляет передовые технологии, в настоящее время он является соучредителем стартапа и занимается сбором средств для компаний с высоким потенциалом на ранней стадии. Он является руководителем отдела исследований по распределению инвестиций в глубокие технологии и инвестором-ангелом в Space Angels.
Часто выступая в корпорациях, он был спикером TEDx, спикером Singularity University и гостем многочисленных интервью для радио и подкастов. Он открыт для публичных выступлений и консультаций.
