Хаябуса-2

Хаябуса-2 — японська міжпланетна станція, призначена для доставки на Землю зразків ґрунту з астероїда Рюгу. У ній враховано недоліки попередньої місії — Хаябуса. Запуск здійснено 3 грудня 2014 року, 27 червня 2018 року зонд досяг астероїда Рюгу. Зонд досліджував астероїд близько півтора року і зібрав зразки ґрунту астероїда. Апарат залишив астероїд у листопаді 2019 року та успішно повернувся до Землі 5 грудня 2020.

Хаябуса-2
Комп'ютерна модель Хаябуса-2
Основні параметри
Повна назва	Хаябуса-2
COSPAR ID	2014-076A
Організація	Агентство аерокосмічних досліджень Японії
Тип апарата	дослідження астероїда (162173) Рюгу та повернення зразків на Землю
Штучний супутник	(162173) Рюгу
Дата запуску	3 грудня 2014, 04:22 UTC
Ракета-носій	H-IIA 202
Космодром	Танеґасіма
Тривалість польоту	в польоті 8 років, 10 місяців, 14 днів
Схід з орбіти	13 листопада 2019
Технічні параметри
Маса	590 кг
Розміри	2×1,6×1,25 м
Джерела живлення	сонячні панелі
Час активного існування	після 2020
Посадка на небесне тіло
Небесне тіло	(162173) Рюгу
Дата і час посадки	22 лютого 2019 та 11 липня 2019
Вебсторінка
Вебсторінка	Хаябуса-2

Хаябуса-2 має кілька наукових інструментів для дистанційного зондування, відбору зразків, чотири маленькі ровери, які дослідили поверхню для отримання інформації щодо геології та місцевості, з якої були отримані зразки.

Огляд місії

Огляд місії Хаябуса-2

Анімація орбіти місії Хаябуса-2 з 3 грудня 2014
      Хаябуса-2       162173 Рюгу       Земля       Сонце

Первісно апарат планувалось запустити 30 листопада 2014 року, проте запуск було відкладено на 3 грудня 2014 04:22 UTC (4 грудня 2014 року 13:22:04 за місцевим часом) за допомогою ракети-носія Н-2А з космодрому Танеґасіма на півдні країни.

Як мету вибрано астероїд з номером 162173, раніше мав позначення 1999 JU₃. У перигелії його орбіта заходить всередину орбіти Землі, а в афелії торкається орбіти Марса. Діаметр 1999 JU₃ оцінюється приблизно 0,92 км — це майже вдвічі більше, ніж в Ітокави. Спостереження здійснювалися впродовж півтора року, зворотний шлях має розпочався у грудні 2019 року, повернення капсули з матеріалом астероїда на Землю здійснено у грудні 2020 року.

Після закінчення основної програми місії та повернення зразків на Землю у 2020, космічний апарат Хаябуса-2 планується використати для дослідження іншого малого тіла Сонячної системи.

Космічний апарат обладнаний іонними двигунами, поліпшеною навігаційною системою, антеною і системою управління орієнтацією. Операції під час роботи будуть схожі на ті, які здійснювалися першим апаратом, проте цей апарат матиме ударний суцільнометалевий заряд для отримання зразків.

Фінансування та історія

Місія Хаябуса-2 була підтверджена Комісією з космічної діяльності і додана на фінансування до японської космічної програми у 2006 році. У липні 2009 на 27-у Міжнародному Симпозіумі Космічних технологій і Науки у Японії доктор Макото Йосікава з Японського агентства аерокосмічних досліджень анонсував наступну місію Хаябуса з повернення зразків з астероїда. У серпні 2010, агентство отримало підтвердження на початок будівництва Хаябуса-2 від уряду країни. Кошторис склав 16.4 млрд йєн.

Хаябуса-2 була запущена 3 грудня 2014 та прибула до астероїда Рюгу 27 червня 2018 року. Станція залишалась на відстані 20 км від поверхні астероїда і здійснювала його фотографування. 16 липня 2018 року орбіту апарата почали знижувати.

21 вересня 2018, від Хаябуси-2 з висоти 55 м відділились перші два ровери Rover-1A (HIBOU) та Rover-1B (OWL), вони спустились на поверхню астероїда незалежно один від одного. Вони успішно функціонували та передавали дані. Ровер MASCOT успішно відділився 3 грудня 2018 і працював близько 16 годин, як і планувалось.

Перший відбір зразків було заплановано на кінець жовтня 2018, проте ровери не змогли взяти зразки через відсутність реголіту — ландшафт місця висадки складався з невеликого каміння. Було вирішено відкласти відбір зразків до 2019 року і проаналізувати доступні варіанти. Перша спроба взяти зразки з поверхні астероїда відбулась 21 лютого 2019. 5 квітня 2019 станція Хаябуса-2 вивільнила заряд, який створив штучний кратер на поверхні астероїда. 14 травня 2019 станція не змогла вивільнити рефлекторні маркери, які необхідні для спуску і забору зразків, проте це успішно вдалось зробити 4 червня 2019. Підповерхневий відбір зразків було здійснено 11 липня 2019 Станція розпочала зворотну подорож до Землі 13 листопада 2019, прибуття зразків очікувалося наприкінці 2020..

Зразки з астероїда були доставлені на Землю 5 грудня 2020.

На зворотному шляху місія літального апарата була розширена: він має пролетіти повз невеличкий астероїд (98943) 2001 CC21 в 2026 році та невеличкий уламок 1998 KY26 в 2031 році. Тому 4 грудня, на відстані близько 220 тисяч кілометрів від Землі, літальний апарат випустив невеликий спускний капсуль (40 сантиметрів завширшки) зі зразками, а сам запустив двигуни для зміни траєкторії.

Спускний капсуль, який не має рушіїв, увійшов в атмосферу Землі об 17:28 GMT 5 грудня 2020 року на швидкості близько 43 190 км/год. Капсуль успішно приземлився об 17:47 GMT (6 грудня 4:17 ранку за місцевим часом) в місцевості Вумера.

Космічний апарат

Конструкція Хаябуси-2 базується на першій версії апарата Хаябуса з деякими поліпшеннями. Маса апарата з пальним — 610 кг, живлення систем забезпечують сонячні панелі потужністю 2,6 кВт на відстані 1 а. о. та 1,4 кВт на відстані 1,4 а. о. Енергія накопичується у вбудованих літій-іонних батареях (13,3 А·год.).

Космічний апарат обладнаний чотирма іонними рушіями на сонячній енергії, що мають назву μ10, один з яких — запасний. Іонні двигуни іонізують газ — ксенон і розганяють його електростатичним полем. Три двигуни генерують тягу у 28 мН, це незначна тяга у космічних масштабах, проте двигуни мають високу ефективність, 66 кг ксенону можуть змінити швидкість космічного апарата до 2 км/с.

Апарат має чотири запасні реактивні механізми і систему з 12 маневрових хімічних рушіїв для контролю орієнтації та орбітального коригування біля астероїда. Хімічні двигуни використовують пару гідразин/MON-3 загальна маса хімічного палива — 48 кг.

Хаябуса-2	Показник.
Система руху	іонний двигун μ10
Кількість маневрових двигунів	4
Загальна тяга (іонний двигун)	28 мН
Питомий імпульс	3000 с
Прискорення	49 μm/с^2
Потужність джерела живлення	1250 Вт
Загальна маса	610 кг
Система іонного двигуна суха маса	66 кг
Система іонного двигуна загальна маса	155 кг
Сонячні панелі	23 кг
Ксенон	66 кг
Гідразин/MON-3 (пальне)	48 кг
Тяга (хімічні двигуни)

Зв'язок

Компанія NEC, головний конструктор апарата, розпочала проектування 590-кг апарата, системи зв'язку К-діапазону і проміжної інфрачервоної камери.

Інструменти

За ідеологією, конструкцією і принципом забору ґрунту Хаябуса-2 буде майже точною копією першого апарата (Хаябуса). У ній усунено виявлені недоліки, такі як низький ресурс маховиків системи орієнтації та дефекти допоміжної рухової установки з РРД. Крім того, вдосконалено систему забору ґрунту (з урахуванням передбачуваних відмінностей в його складі та стані) і змістити робочий діапазон спектрометра. Передбачається встановити «плоску» антену системи зв'язку.

Апарат обладнаний спускним апаратом МІНЕРВА-2 що містить 3 планетохода — Rover-1A, Rover-1B і Rover-2.

Апарат також обладнаний невеличким спускним апаратом MASCOT (англ. Mobile Asteroid Surface Scout), який розробили Німецький аерокосмічний центр і Національний центр космічних досліджень Франції. На спускному апараті встановлені спектрометр, магнітометр, радіометр та камера, а також модуль для переміщення, завдяки якому апарат може змінювати своє положення для подальших досліджень. До розробки системи терморегуляції для MASCOT долучились українські вчені з теплоенергетичного факультету НТУУ «КПІ» ім. Ігоря Сікорського.

На апараті також встановлено ударний суцільнометалевий заряд Small Carry-on Impactor (SCI), який складається з мідного ядра й заряду вибухівки. Під час наближення до астероїда, апарат вистрілить цим зарядом у поверхню. На дні кратера, який утворився, вчені сподіваються знайти інші зразки порід. Інший інструмент, який буде розгорнутий — камера. Ця камера спостерігатиме за підривом Small Carry-on Impactor. Мідний заряд зіткнеться з астероїдом на швидкості 2 км/с.

Етапи місії

• 3 грудня 2014 — запуск космічного апарата.
• 3 грудня 2015 — зонд здійснив гравітаційний маневр навколо Землі та, отримавши додаткове прискорення, вирушив до астероїда.
• 27 червня 2018 — зонд вийшов на орбіту астероїда.
• 21 вересня 2018 — здійснено м'яку посадку на поверхню астероїда двох модулів Rover-1A і Rover-1B.
• 3 жовтня 2018 — здійснив посадку модуль MASCOT. MASCOT працював на астероїді понад 17 годин, за цей час модуль тричі змінював своє місце перебування, успішно виконав заплановані дослідження складу ґрунту і властивостей астероїда і передав дані на орбітальний апарат.
• 22 лютого 2019 — зонд Хаябуса-2 опустився на відносно рівний шестиметровий майданчик 900-метрового астероїда. Після взяття зразків ґрунту Хаябуса-2 знову повернувся на орбіту небесного тіла. Плануються наступні взяття зразків ґрунту.
• 6 квітня 2019 — із зонда було скинуто снаряд Small Carry-on Impactor (SCI), яка складалася з мідного снаряда масою 2,5 кілограма і 4,5-кілограмового заряду вибухової речовини, щоб пил і частинки ґрунту, що піднялися з астероїда, зміг захопити апарат для доставки на Землю.
• 11 липня 2019 — зонд Хаябуса-2 вдруге зібрав зразки ґрунту астероїда.
• 13 листопада 2019 — зонд Хаябуса-2 залишив орбіту астероїду Рюгу та попрямував до Землі разом зі зразками. Вчені JAXA мають намір скинути зразки астероїда в герметичній капсулі з борту "Хаябуси-2" на Землю, після чого зонд зможе продовжити свій шлях і приступити до вивчення нового небесного тіла.
• 5 грудня 2020 — повернення капсули зі зразками ґрунту з астероїда Рюгу на випробувальний полігон Вумера в Австралії.

Відкриття за підсумками місії

В березні 2023 року, в зразках з поверхні навколоземного астероїда Рюгу, які доставив на Землю Hayabusa-2, дослідники знайшли урацил, який входить до складу рибонуклеїнової кислоти (РНК), і нікотинову кислоту, тобто вітамін В3, що бере участь у метаболізмі. В цих зразках вже знаходили воду та різноманітні органічні речовини, зокрема всі основні амінокислоти. Проте складові РНК там виявили вперше. Раніше їх знаходили в метеоритах, які впали на Землю. «Нуклеотиди та вітаміни й раніше виявляли в деяких метеоритах, але завжди залишалося питання, чи це не пов'язане із забрудненням каменів на Землі. Але оскільки Hayabusa-2 доставив зразки в герметичних капсулах, цей фактор можна виключити», — розповіли науковці. Дане відкриття підтверджує гіпотезу, що ключові «елементи життя» потрапили на Землю з космосу — імовірно, їх занесли астероїди та інші небесні об'єкти.

Примітки

1. Goodbye Ryugu: Navigation Images from the asteroid departure (Real time delivery). JAXA. 13 листопада 2019. 
2. Bruno Victorino Sarli; Yuichi Tsuda. Hayabusa 2 extension plan: Asteroid selection and trajectory design. Acta Astronautica 138. с. 225 – 232. doi:10.1016/j.actaastro.2017.05.016. 
3. Hayabusa2 Latest Status, the Successful First Touchdown. JAXA. 22 лютого 2019. Процитовано 1 квітня 2019. 
4. Японський зонд "Хаябуса-2" здійснив посадку на астероїд. Укрінформ. 11 липня 2019. 
5. Wendy Zukerman (18 серпня 2010). Hayabusa2 will seek the origins of life in space. New Scientist. Процитовано 17 вересня 2010. 
6. Clark, Stephen (28 червня 2018). Japanese spacecraft reaches asteroid after three-and-a-half-year journey. Spaceflight Now. Процитовано 2 липня 2018. 
7. Farewell, Ryugu! Japan's Hayabusa2 Probe Leaves Asteroid for Journey Home. 13 листопада 2019. 
8. Подолавши 6 мільярдів кілометрів, японський космічний зонд доставив на Землю зразки астероїда. Українська правда. 5.12.2020. Процитовано 5.12.2020. 
9. Японський зонд доставив на Землю зразки астероїда Рюгу. Укрінформ. 6 грудня 2020. Процитовано 7 грудня 2020. 
10. . 12 травня 2014. Архів оригіналу за 4 березня 2016. 
11. Vilas, Faith (25 лютого 2008). SPECTRAL CHARACTERISTICS OF HAYABUSA 2 NEAR-EARTH ASTEROID TARGETS 162173 1999 JU3 AND 2001 QC34. The Astronomical Journal 135 (4): 1101. Bibcode:2008AJ....135.1101V. doi:10.1088/0004-6256/135/4/1101. «target for the planned Japanese mission Hayabusa2»  
12. Makoto Yoshikawa (6 січня 2011). ja:小惑星探査ミッション「はやぶさ2」 [Asteroid Exploration Mission "Hayabusa2"]. 11th Symposium on Space Science (Japanese). Процитовано 2 квітня 2019. 
13. Clark, Stephen (3 грудня 2014). Hayabusa2 launches on audacious asteroid adventure. spaceflightnow. Процитовано 3 грудня 2014. 
14. Clark, Stephen (29 січня 2012). Japan's next asteroid probe approved for development. spaceflightnow. Процитовано 1 квітня 2019. 
15. Keiji Tachikawa (2007). . Архів оригіналу за 5 лютого 2012. Процитовано 1 червня 2018. 
16. Zukerman, Wendy (18 серпня 2010). Hayabusa2 will seek the origins of life in space. New Scientist. Процитовано 17 листопада 2010. 
17. Asteroid probe, rocket get nod from Japanese panel. Spaceflight Now. 11 серпня 2010. Процитовано 29 жовтня 2012. 
18. Imaging Ryugu from an altitude of 6 km. JAXA press release. 25 July 2018.
19. Hayabusa-2: Japan's rovers ready for touchdown on asteroid. Paul Rincon, BBC News. 20 September 2018.
20. Japanese Probe Drops Tiny Hopping Robots Toward Big Asteroid Ryugu. Space.com. 21 вересня 2018. 
21. Meghan Bartels (22 вересня 2018). They Made It! Japan's Two Hopping Rovers Successfully Land on Asteroid Ryugu. Space.com. Процитовано 7 грудня 2020. 
22. MASCOT lands safely on asteroid Ryugu. Press release, DLR Press Portal. 3 October 2018.
23. Hayabusa2 Project (14 жовтня 2018). Ryan, 181014e_TD/ Schedule changes for the touchdown operation. JAXA University of Tokyo and collaborators. Процитовано 7 грудня 2020. 
24. Otsuka, Minoru (9 січня 2019). はやぶさ2のタッチダウン候補地は2カ所に、どちらが最適？. Mynavi news (яп.). Процитовано 9 січня 2019. 
25. George Dvorsky (19 травня 2019). New Photos Show the Surprisingly Big Crater Blasted Into Asteroid Ryugu by Japan's Hayabusa2 Probe. Gizmodo. Процитовано 7 грудня 2020. 
26. Jackson Ryan (5 червня 2019). Japan's Hayabusa2 spacecraft grabs epic close-up just 30 feet above asteroid. C-net. Процитовано 7 грудня 2020. 
27. Hasegawa, Kyoko (11 липня 2019). Japan's Hayabusa2 probe makes 'perfect' touchdown on asteroid. Phys.org. 
28. Mike Wall (5 грудня 2020). Japanese space capsule carrying pristine asteroid samples lands in Australia. Space.com. 
29. Operation Status of Ion Engines of Asteroid Explorer Hayabusa2. (PDF) Nishiyama, Kazutaka; Hosoda, Satoshi; Tsukizaki, Ryudo; Kuninaka, Hitoshi. JAXA, January 2017
30. The Ion Engine System for Hayabusa2 [ 6 листопада 2014 у Wayback Machine.]. The 32nd International Electric Propulsion Conference, Wiesbaden, Germany, September 11–15, 2011
31. Japan's next asteroid probe approved for development. Spaceflight Now. 29 січня 2012. Процитовано 29 жовтня 2012. 
32. . Архів оригіналу за 15 листопада 2012. 
33. Graham, William (December 2, 2014). Japanese H-IIA kicks off Hayabusa2’s asteroid mission. NASASpaceFlight.com. Процитовано 4 December 2014. 
34. На Западе не смогли, а в Украине справились: как создавали космический аппарат для посадки на.... fakty.ua (рос.). Процитовано 14 лютого 2019. 
35. Японский космический зонд «Хаябуса-2» отправится к астероиду 1999 JU₃. ТАСС. 3 декабря 2014 года. Процитовано 4 листопада 2015. 
36. Роботы-разведчики с Hayabusa-2 начали работать на поверхности астероида Рюгу. Mir24.tv. 22 вересня 2018. Процитовано 22 вересня 2018. 
37. Зонд MASCOT сів на поверхню астероїда Рюгу. Громадське телебачення. 03 жовтня 2018. 
38. Зонд «Хаябуса-2» успішно зібрав зразки з поверхні Рюгу. Укрінформ. 23 лютого 2019. 
39. Японський зонд “Хаябуса-2” готується до другого забору ґрунту з астероїда. UA TV. 22 червня 2019. 
40. SCI (Small Carry-on Impactor) Operation Schedule. Hayabusa2 project. 3 квітня 2019. 
41. Японський зонд доставить на Землю зразок астероїда Рюгу. Укрінформ. 14 листопада 2019. 
42. Японский зонд Hayabusa2 возвращается на Землю с образцами астероида. ITC.ua. 13 листопада 2019. 
43. RNA compound and vitamin B3 found in samples from near-Earth asteroid. Updated 2:09 AM EDT, Wed March 22, 2023
44. Японські науковці знайшли компонент РНК на поверхні астероїда. 22.03.2023, 16:46

Посилання

• Огляд місії Хаябуса-2 на каналі Alpha Centauri(рос.)
• Влада Японії ухвалила рішення про початок розробок зонд «Хаябуса-2»