私たちの太陽系における小さな天体のその場探査は、宇宙探査の現在の最前線です。これらの天体の中で、近地球小惑星 (NEA) の個体群は、宇宙船で大部分がアクセス可能であり、ほとんどの NEA に到達することは、月に到達するよりも安価です。
さらに興味深いサブセットは連星小惑星のサブセットです。これらは、小惑星の最初の天然衛星が発見された 1993 年以来、人気が高まっています。当時、NASA のガリレオ探査機は、小惑星の衛星ダクティルを、より大きな伴星 243 アイダの近くでフライバイを行っているときに撮影しました。過去数十年で、多くの複数の小惑星系が発見され、現在、NEA の約 16% が連星であると推定されています。
しかし、小惑星はなぜ重要なのですか?小惑星の研究は、多くの理由で関連しています。主に、それは大きな科学的関心によって動機付けられています。これらの天体は、私たちの惑星の構成要素と考えられており、太陽系の誕生と進化に関する非常に貴重でユニークな洞察を提供します.
連星小惑星環境は、重力ダイナミクスを研究し、太陽系の天体がどのように形成され、どのように進化したかについての理解を深めるのに理想的な場所です。バイナリは、小惑星の質量と密度を正確に決定するユニークな機会を提供します。現在、質量と密度は、数十個の小さな天体についてのみ正確に知られています。連星系の場合、小惑星の質量は、衛星オブジェクトの軌道が測定された後に正確に計算できます。宇宙工学と技術の観点から、これらは深宇宙での軌道上実証 (IOD) 実験にとって理想的で手頃な価格の場所です。
現在、小惑星から鉱物資源を抽出する可能性を調査するための研究が進行中です。これは、小惑星採掘者のコミュニティの成長に関連するだけでなく、将来の宇宙旅行をサポートするためにも関連しています。小惑星の特定のクラス内の豊富な水は、将来的に惑星間の燃料ステーションとして機能する可能性があります.しかし、小惑星は科学的および技術的発展の機会であるだけでなく、私たちの都市や社会コミュニティに具体的な危険をもたらします.
これらすべての問題に適切に対処するには、そのようなオブジェクトの動的および物理的特性を研究することが非常に重要です。現在、私たちは主に遠隔調査に頼っています。これは、近隣の小惑星の人口に関する優れた、まだ不完全なデータを提供します。したがって、データは、近接およびその場での測定を使用して補完する必要があります。
現在進行中および現在計画されている小惑星への宇宙ミッションでは、小型の宇宙船が使用され、科学の取得能力を高めるために非常に小型の探査機が使用されることがよくあります。これらの探査機は通常、天体のすぐ近くで放出され、通常は操縦能力が非常に低い (またはまったくない) ものです。放出操作は、通常、プローブが公称軌道または小惑星の表面に向かう着陸経路に直接注入されるように実行されます。小型宇宙船を扱う場合、小惑星と彗星の近接探査は、現代の宇宙力学の最新の課題の 1 つです。
それらの独特で不規則な質量分布のために、そのような天体の周りの重力場は、非常に非線形の動的挙動によって特徴付けられます。また、正確なデータが不足しているため、大きな不確実性が存在し、ミッションの設計段階では解決できません。オブジェクトの周囲の重力場はほとんど知られていないため、その形状と回転ダイナミクスも同様です。このような混沌とした環境では、プローブの弾道降下を慎重に設計して、解放操作の成功率を最大化し、表面を逃したり、小惑星の弱い引力から逃れたりして跳ね返った場合に発生する可能性のあるプローブの損失を回避する必要があります。 .
ESA の HERA ミッション (以前は AIM – Asteroid Impact Mission と呼ばれていました) は、AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment) の一環として、NASA の DART (Double Asteroid Redirection Test) ミッションとの共同作業です。 AIDA の最終的な目標は、連星小惑星の惑星間軌道を、より小さな (二次) 小惑星への高速運動衝撃によって偏向させる可能性を評価することです。衝撃は、衝撃前後の物体の特性を研究し、その内部に関する情報を得る絶好の機会を提供します。
この目標を達成するために、AIM のタスクの 1 つはバイスタティック低周波レーダーを使用してセカンダリの内部をスキャンすることでした。次に、そのようなプローブの弾道着陸の設計ソリューションを調査することが重要です。成功率はリリース条件 (位置と速度の両方) に大きく依存することが示されています。連星系の三体問題に関連する L2 ポイントの近くでリリースを実行すると、多様体のダイナミクスを利用して、最も成功したソリューションが見つかります。この場合、一次小惑星の引力を利用して、弾道降下を安定させ、表面で跳ね返ったり、二次小惑星を見落としたりした後に星系から逃れる可能性を減らします。
これらの調査結果は、ジャーナル Advances in Space Research に最近掲載された連星小惑星の弾道着陸設計:AIM ケース スタディというタイトルの記事で説明されています。 .この作業は ESA の AIM ケーススタディに焦点を当てていますが、提示された方法と分析は一般的であり、連星小惑星のあらゆるシナリオに適用できます。この作業は、ミラノ工科大学の Fabio Ferrari と Michèle Lavagna によって行われました。
