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CERCA Shoemaker
Modelo de una nave espacial cilíndrica con cuatro paneles solares de forma cuadrada en uno de los bordes de la nave
Modelo de la nave espacial NEAR Shoemaker
Tipo de misiónOrbitador ( 433 Eros )
OperadorNASA  · APL
ID COSPAR1996-008A
SATCAT no.23784Edita esto en Wikidata
Sitio webSitio web oficial
Duración de la misión5 años, 21 días
Propiedades de la nave espacial
Masa de lanzamiento~ 800 kilogramos (1.800 libras)
Secado masivo487 kilogramos (1.074 lb)
Poder1.800 W
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento17 de febrero de 1996 20:43:27 UTC ( 17 de febrero de 1996 )
CoheteDelta II 7925-8
Sitio de lanzamientoCabo Cañaveral LC-17B
Fin de la misión
Ultimo contacto28 de febrero de 2001 ~ 00: 00 UTC (2001-02-28)
Fecha de aterrizaje12 de febrero de 2001 20:01 UTC (2001-02-12)
Lugar de aterrizajeAl sur del cráter Himeros , 433 Eros
Sobrevuelo de 253 Mathilde
Acercamiento más cercano27 de junio de 1997 12:56 UTC (1997-06-27)
Distancia1.212 kilómetros (753 mi)
433 Orbitador Eros
Inserción orbital14 de febrero de 2000 15:33 UTC (2000-02-14)
Órbitas230 órbitas [1]
Una obra de arte de una nave espacial flotando sobre un asteroide, encerrada en un triángulo equilátero con un borde rojo grueso. Las palabras "JHU / APL", "NASA" y "NEAR" están impresas en negrita, en los lados izquierdo, derecho e inferior de los bordes del triángulo.
Insignia oficial de la misión NEAR Shoemaker 

Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker ( NEAR Shoemaker ), renombrado después de su lanzamiento en 1996 en honor al científico planetario Eugene Shoemaker , fue una sonda espacial robótica diseñada por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins para la NASA para estudiar el asteroide cercano a la Tierra Eros desde cerca. órbita durante un período de un año. Fue la primera nave espacial en orbitar con éxito un asteroide y también aterrizar en un asteroide. [2] En febrero de 2000, la misión logró acercarse al asteroide y luego lo orbitó varias veces. El 12 de febrero de 2001, la misión logró aterrizar en el asteroide y luego se terminó poco más de dos semanas después. [2]

El objetivo científico principal de NEAR era devolver datos sobre las propiedades generales, composición, mineralogía , morfología, distribución de masa interna y campo magnético de Eros. Los objetivos secundarios incluyen estudios de las propiedades del regolito , interacciones con el viento solar , posible actividad actual indicada por el polvo o el gas y el estado de giro del asteroide. Estos datos se utilizarán para ayudar a comprender las características de los asteroides en general, su relación con los meteoritos y los cometas , y las condiciones en los inicios del Sistema Solar. Para lograr estos objetivos, la nave espacial estaba equipada con unEspectrómetro de rayos X / rayos gamma , un espectrógrafo de imágenes de infrarrojo cercano, una cámara multiespectral equipada con un detector de imágenes CCD , un telémetro láser y un magnetómetro . También se realizó un experimento de radiociencia utilizando el sistema de seguimiento NEAR para estimar el campo de gravedad del asteroide. La masa total de los instrumentos fue de 56 kg (123 lb), lo que requirió 80 vatios de potencia.

Desarrollo

Un plan anterior para la misión era ir a 4660 Nereus y hacer un sobrevuelo de la van Albada 2019 en ruta. [3] En enero de 2000 se encontraría con Nereus pero en lugar de quedarse visitaría múltiples asteroides y cometas. [3] Algunas de las opciones que se discutieron fueron 2P / Encke , 433 Eros (que se convirtió en el objetivo principal de la misión), 1036 Ganymed , 4 Vesta y 4015 Wilson – Harrington . [3] El Small-Body Grand Tour fue un plan para visitar dos asteroides y dos cometas durante una década con la nave espacial. [3]

Perfil de la misión

El asteroide cercano a la Tierra Eros visto desde la nave NEAR .

Resumen

El objetivo principal de la misión era estudiar el asteroide 433 Eros cercano a la Tierra desde la órbita durante aproximadamente un año. Eros es un asteroide de tipo S de aproximadamente 13 × 13 × 33 km de tamaño, el segundo asteroide más grande cercano a la Tierra. Inicialmente, la órbita era circular con un radio de 200 km. El radio de la órbita se redujo en etapas a una órbita de 50 × 50 km el 30 de abril de 2000 y disminuyó a 35 × 35 km el 14 de julio de 2000. La órbita se elevó durante los meses siguientes a una órbita de 200 × 200 km y luego disminuyó lentamente y se alteró a una órbita retrógrada de 35 × 35 km el 13 de diciembre de 2000. La misión terminó con un aterrizaje en la región "silla de montar" de Eros el 12 de febrero de 2001.

Algunos científicos afirman que el objetivo final de la misión era vincular a Eros, un cuerpo asteroide, a los meteoritos recuperados en la Tierra. Con suficientes datos sobre la composición química, se podría establecer un vínculo causal entre Eros y otros asteroides de tipo S, y aquellos meteoritos que se cree que son fragmentos de asteroides de tipo S (quizás el propio Eros). Una vez que se establece esta conexión, el material de los meteoritos se puede estudiar con equipos grandes, complejos y en evolución, y los resultados se pueden extrapolar a los cuerpos en el espacio. NEAR no probó ni refutó este vínculo a satisfacción de los científicos.

Entre diciembre de 1999 y febrero de 2001, NEAR utilizó su espectrómetro de rayos gamma para detectar explosiones de rayos gamma como parte de la Red InterPlanetaria . [4]

El viaje a Mathilde

Lanzamiento de NEAR , febrero de 1996

Después del lanzamiento en un Delta 7925-8 (un vehículo de lanzamiento Delta II con nueve propulsores de cohetes sólidos con correa y una tercera etapa Star 48 (PAM-D)) el 17 de febrero de 1996, y salir de la órbita de la Tierra, NEAR entró en el primera parte de su fase de crucero. NEAR pasó la mayor parte de la fase de crucero en un estado de "hibernación" de actividad mínima, que terminó unos días antes del sobrevuelo del asteroide 253 Mathilde de 61 km de diámetro . [5]

Una de las imágenes del sobrevuelo de 253 Mathilde

El 27 de junio de 1997, NEAR voló por Mathilde dentro de los 1200 km a las 12:56 UT a 9,93 km / s, devolviendo imágenes y otros datos de instrumentos. El sobrevuelo produjo más de 500 imágenes, que cubren el 60% de la superficie de Mathilde, [6] así como datos gravitacionales que permiten calcular las dimensiones y la masa de Mathilde. [7]

El viaje a Eros

El 3 de julio de 1997, NEAR ejecutó la primera gran maniobra en el espacio profundo, una combustión en dos partes del propulsor principal de 450 N. Esto disminuyó la velocidad en 279 m / sy bajó el perihelio de 0,99  AU a 0,95 AU. El giro asistido por gravedad de la Tierra ocurrió el 23 de enero de 1998 a las 7:23 UT. El acercamiento más cercano fue de 540 km, alterando la inclinación orbital de 0.5 a 10.2 grados, y la distancia del afelio de 2.17 a 1.77 AU, casi igualando las de Eros. La instrumentación estaba activa en este momento. [5]

Fracaso del primer intento de inserción orbital

La primera de las cuatro quemaduras programadas se intentó el 20 de diciembre de 1998 a las 22:00 UT. Se inició la secuencia de quemado, pero se interrumpió inmediatamente. Posteriormente, la nave entró en modo seguro y comenzó a dar vueltas. Los propulsores de la nave espacial se dispararon miles de veces durante la anomalía, que gastó 29 kg de propulsor reduciendo el margen de propulsor del programa a cero. Esta anomalía casi resultó en la pérdida de la nave espacial debido a la falta de orientación solar y el consiguiente agotamiento de la batería. El contacto entre la nave espacial y el control de la misión no pudo establecerse durante más de 24 horas. No se ha determinado la causa raíz de este incidente, pero los errores operativos y de software contribuyeron a la gravedad de la anomalía. [8]

El plan de la misión original requería que las cuatro quemaduras fueran seguidas por una quemadura de inserción en órbita el 10 de enero de 1999, pero el aborto de la primera quemadura y la pérdida de comunicación lo hicieron imposible. Se puso en marcha un nuevo plan en el que NEAR voló por Eros el 23 de diciembre de 1998 a las 18:41:23 UT a una velocidad de 965 m / sy una distancia de 3827 km del centro de masa de Eros. Se tomaron imágenes de Eros con la cámara, se recopilaron datos con el espectrógrafo de infrarrojos cercanos y se realizó un seguimiento de radio durante el sobrevuelo. Una maniobra de acoplamiento se llevó a cabo el 3 de enero de 1999 que implica un propulsor quemar para que coincida CERCA 's velocidad orbital a la de Eros. Una hidracinaEl encendido del propulsor tuvo lugar el 20 de enero para afinar la trayectoria. El 12 de agosto, una combustión del propulsor de dos minutos redujo la velocidad de la nave espacial en relación con Eros a 300 km / h. [5]

Inserción orbital

Gráfico de trayectoria que representa el viaje de la nave espacial NEAR .
Animación de la trayectoria de NEAR Shoemaker del 19 de febrero de 1996 al 12 de febrero de 2001
  •   CERCA Shoemaker
  •   Eros
  •   tierra
  •   Mathilde
  •   sol
Animación de la trayectoria de NEAR Shoemaker alrededor de Eros del 1 de abril de 2000 al 12 de febrero de 2001
  •   CERCA Shoemaker
  •   433 Eros

La inserción orbital alrededor de Eros ocurrió el 14 de febrero de 2000 a las 15:33 UT (10:33 EST) después de que NEAR completara una órbita heliocéntrica de 13 meses que coincidía estrechamente con la órbita de Eros. Se completó una maniobra de encuentro el 3 de febrero a las 17:00 UT, lo que ralentizó la nave espacial de 19,3 a 8,1 m / s en relación con Eros. Otra maniobra tuvo lugar el 8 de febrero aumentando ligeramente la velocidad relativa a 9,9 m / s. Las búsquedas de satélites de Eros se realizaron el 28 de enero y el 4 y 9 de febrero; no se encontró ninguno. Los escaneos fueron para fines científicos y para mitigar cualquier posibilidad de colisión con un satélite. CERCA entró en un 321 × 366 kilometros órbita elíptica alrededor eros de 14. La órbita se redujo lentamente a un 35 kilometros órbita polar circular de febrero por el 14 de julio CERCApermaneció en esta órbita durante 10 días y luego fue retrocedido en etapas a una órbita circular de 100 km el 5 de septiembre de 2000. Las maniobras a mediados de octubre llevaron a un sobrevuelo de Eros a 5.3 km de la superficie a las 07:00 UT de octubre 26. [5]

Órbitas y aterrizaje

Asteroide Eros desde aproximadamente 250 metros de altitud (el área en la imagen tiene aproximadamente 12 metros de ancho [1] ). Esta imagen fue tomada durante el descenso de NEAR a la superficie del asteroide.

Tras el sobrevuelo, NEAR se movió a una órbita circular de 200 km y cambió la órbita de progradocasi polar a una órbita casi ecuatorial retrógrada. El 13 de diciembre de 2000, la órbita volvió a cambiar a una órbita baja circular de 35 km. A partir del 24 de enero de 2001, la nave comenzó una serie de pases cercanos (de 5 a 6 km) a la superficie y el 28 de enero pasó de 2 a 3 km del asteroide. Luego, la nave hizo un lento descenso controlado a la superficie de Eros que terminó con un aterrizaje justo al sur de la característica en forma de silla de montar Himeros el 12 de febrero de 2001 aproximadamente a las 20:01 UT (3:01 pm EST). Para sorpresa de los controladores, la nave espacial no sufrió daños y estaba operativa después del aterrizaje a una velocidad estimada de 1,5 a 1,8 metros por segundo (convirtiéndose así en la primera nave espacial en aterrizar suavemente en un asteroide). [9] Después de recibir una extensión de tiempo de antena en Deep Space Network, el espectrómetro de rayos gamma de la nave espacial fue reprogramado para recopilar datos sobre la composición de Eros desde un punto de vista a unas 4 pulgadas (100 mm) de la superficie, donde era diez veces más sensible que cuando se usaba en órbita. [10] Este aumento en la sensibilidad se debió en parte a la mayor proporción de la señal de Eros en comparación con el ruido generado por la propia sonda. [4] El impacto de los rayos cósmicos en el sensor también se redujo en aproximadamente un 50%. [4]

A las 7 pm EST del 28 de febrero de 2001, se recibieron las últimas señales de datos de NEAR Shoemaker antes de que se apagara. Un último intento de comunicarse con la nave espacial el 10 de diciembre de 2002 no tuvo éxito. Esto probablemente se debió a las condiciones extremas de −279 ° F (−173 ° C, 100 K ) que experimentó la sonda mientras estaba en Eros. [11]

Naves espaciales y subsistemas

CERCA de la nave espacial dentro de su cohete Delta II .

La nave espacial tiene la forma de un prisma octagonal, de aproximadamente 1,7 m de lado, con cuatro paneles solares fijos de arseniuro de galio en una disposición de molino de viento, una antena de radio fija de banda X de alta ganancia de 1,5 m con un magnetómetro montado en la alimentación de la antena, y un monitor solar de rayos X en un extremo (la cubierta de proa), con los otros instrumentos fijados en el extremo opuesto (la cubierta de popa). La mayoría de los componentes electrónicos se montaron en el interior de las cubiertas. El módulo de propulsión estaba contenido en el interior. La decisión de montar instrumentos en el cuerpo de la nave espacial en lugar de utilizar barreras hizo que el espectrómetro de rayos gamma tuviera que protegerse del ruido generado por la nave. [4] Un bismuto germanatoSe usó escudo, aunque esto demostró ser solo moderadamente efectivo. [4]

La nave se estabilizó en tres ejes y usó un solo bipropulsante ( hidrazina / tetróxido de nitrógeno ) propulsor principal de 450 newton (N), [12] y cuatro propulsores de hidracina de 21 N y siete de 3,5 N para la propulsión, para un potencial delta-V total de 1450 m / s. El control de la actitud se logró utilizando los propulsores de hidracina y cuatro ruedas de reacción. El sistema de propulsión transportaba 209 kg de hidracina y 109 kg de oxidante NTO en dos tanques de oxidante y tres de combustible. [5]

La energía fue proporcionada por cuatro paneles solares de arseniuro de galio de 1,8 por 1,2 metros que podían producir 400  vatios a 2,2  AU (329,000,000 km), la distancia máxima de NEAR del Sol y 1800 vatios a una AU (150,000,000 km). La energía se almacenaba en una batería de súper níquel-cadmio recargable de 22 celdas y nueve amperios por hora . [5]

Diagrama que muestra la ubicación de NEAR instrumentos científicos.

La guía de la nave espacial se logró mediante el uso de un conjunto de sensores de cinco detectores de actitud solar digitales, una unidad de medición inercial (IMU) y una cámara de seguimiento de estrellas apuntando en dirección opuesta a la dirección de apuntamiento del instrumento. La IMU contenía giroscopios resonadores hemisféricos y acelerómetros. Se utilizaron cuatro ruedas de reacción (dispuestas de modo que tres cualesquiera puedan proporcionar un control completo de tres ejes) para el control de actitud normal. Los propulsores se utilizaron para descargar el momento angular de las ruedas de reacción, así como para maniobras rápidas y propulsoras. El control de actitud fue de 0,1 grados, la estabilidad de puntería en la línea de visión es de 50 microrradianes durante un segundo y el conocimiento de la actitud posterior al procesamiento es de 50 microrradianes. [5]

El subsistema de comando y manejo de datos estaba compuesto por dos procesadores de comando y telemetría y registradores de estado sólido redundantes, una unidad de conmutación de energía y una interfaz para dos buses de datos estándar 1553 redundantes para comunicaciones con otros subsistemas.NEAR fue la primera nave espacial APL en utilizar una cantidad significativa de microcircuitos encapsulados de plástico (PEM), y la primera en utilizar registradores de datos de estado sólido para almacenamiento masivo; las naves espaciales APL anteriores utilizaban grabadoras de cinta magnética o núcleos magnéticos. [13]

Las grabadoras de estado sólido están construidas a partir de DRAM IBM Luna-C de 16 Mbit . Una grabadora tiene 1,1 gigabits de almacenamiento, la otra tiene 0,67 gigabits. [5]

La misión NEAR fue el primer lanzamiento del Programa Discovery de la NASA , una serie de naves espaciales a pequeña escala diseñadas para pasar del desarrollo al vuelo en menos de tres años por un costo de menos de $ 150 millones. El costo de construcción, lanzamiento y 30 días de esta misión se estima en $ 122 millones. El costo total final de la misión fue de $ 224 millones, que consistió en $ 124,9 millones para el desarrollo de naves espaciales, $ 44,6 millones para el apoyo al lanzamiento y el seguimiento, y $ 54,6 millones para las operaciones de la misión y el análisis de datos. [1]

Referencias

  1. ^ a b "CERCA: FAQ" . Laboratorio de Física Aplicada .
  2. ^ a b "CERCA DE Zapatero" . NASA . Consultado el 26 de abril de 2021 .
  3. ^ a b c d Oportunidades de misión extendida para una misión de encuentro de asteroides clase Discovery
  4. ^ a b c d e Trombka, JI; Nittler, LR; Starr, RD; Evans, LG; et al. (2001). "El experimento de espectrómetro de rayos x / gamma de NEAR-Shoemaker: descripción general y lecciones aprendidas" . Meteorítica y ciencia planetaria . 36 (12): 1605-1616. Bibcode : 2001M y PS ... 36.1605T . doi : 10.1111 / j.1945-5100.2001.tb01852.x .
  5. ^ a b c d e f g h "CERCA DE Zapatero" . Archivo coordinado de datos de ciencia espacial de la NASA . Consultado el 5 de febrero de 2019 .
  6. ^ Williams, David R. (18 de diciembre de 2001). "Cerca de sobrevuelo del asteroide 253 Mathilde" . NASA . Consultado el 10 de agosto de 2006 .
  7. ^ DK Yeomans; et al. (1997). "Estimación de la masa del asteroide 253 Mathilde a partir de datos de seguimiento durante el sobrevuelo CERCANO" . Ciencia . 278 (5346): 2106–9. Bibcode : 1997Sci ... 278.2106Y . doi : 10.1126 / science.278.5346.2106 . PMID 9405343 . Consultado el 29 de agosto de 2007 . 
  8. ^ "La anomalía de quemaduras CERCANA Rendezvous de diciembre de 1998" (PDF) . Informe final de la Junta de revisión de anomalías NEAR. Noviembre de 1999 . Consultado el 2 de febrero de 2017 .
  9. ↑ Siddiqi, Asif A. (2018). Más allá de la Tierra: Crónica de la exploración del espacio profundo, 1958-2016 (PDF) . La serie de historia de la NASA (segunda ed.). Washington, DC: Oficina del Programa de Historia de la NASA. pag. 2. ISBN  9781626830424. LCCN  2017059404 . SP2018-4041.
  10. ^ Worth, Helen (28 de febrero de 2001). "El final de una aventura asteroidal: CERCA de casa de teléfonos Shoemaker por última vez" . Laboratorio de Física Aplicada .
  11. ^ " ' CERCA del trato silencioso del zapatero" . Laboratorio de Física Aplicada . 23 de febrero de 2001.
  12. ^ Williams, David R. (8 de febrero de 2000). "Perfil de misión CERCA" . Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA . Consultado el 5 de febrero de 2019 .
  13. ^ Ronald K. Burek. "Los NEAR los registradores de datos de estado sólido" . Recopilación técnica de Johns Hopkins APL. 1998
  • Texto adaptado de la página web de la NASA de dominio público .
  • Trombka JI; Squyres SW; Bruckner J; Boynton WV; et al. (2000). "La composición elemental del asteroide 433 Eros: resultados del espectrómetro de rayos X NEAR-Shoemaker" . Ciencia . 289 (5487): 2101–2105. Código Bibliográfico : 2000Sci ... 289.2101T . doi : 10.1126 / science.289.5487.2101 . PMID  11000107 . S2CID  29691912 .
  • Zuber MT; Smith DE; Cheng AF; Garvin JB; et al. (2000). "La forma de 433 Eros del telémetro láser NEAR-Shoemaker" . Ciencia . 289 (5487): 2097–2101. Código Bibliográfico : 2000Sci ... 289.2097Z . doi : 10.1126 / science.289.5487.2097 . PMID  11000106 . S2CID  20553832 .
  • Yeomans DK; Antreasian PG; Barriot JP; Chesley SR; et al. (2000). "Resultados de la ciencia de radio durante el encuentro de la nave espacial NEAR-Shoemaker con Eros". Ciencia . 289 (5487): 2085-2088. Código Bibliográfico : 2000Sci ... 289.2085Y . doi : 10.1126 / science.289.5487.2085 . PMID  11000104 .

Dominio publico Este artículo incorpora  material de dominio público de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio .

Enlaces externos

  • CERCA Perfil del zapatero por la exploración del sistema solar de la NASA
  • Catálogo maestro NSSDC: Nave espacial - CERCA DE Zapatero
  • NASA GSFC: NEAR Shoemaker, encuentro de asteroides cerca de la Tierra
  • Sitio oficial de NEAR Mission (Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins)
  • Encuentro de asteroides cerca de la Tierra
  • Archivo de misión NEAR en el sistema de datos planetarios de la NASA, nodo de cuerpos pequeños