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HAYABUSA 2
Riepilogo

Hayabusa 2 è una missione progettata per il ritorno di campioni di asteroidi come successore di Hayabusa. Hayabusa era riuscito a riportare sulla terra del materiale di superficie dagli asteroidi per la prima volta nel mondo, ma durante la missione si sono presentate diverse problematiche. Hayabusa 2 è volta a migliorare gli obbiettivi di missione facendo tesoro dell'esperienza avuta con la precedente Hayabusa. Esplorando un'altra tipologia di asteroide (tipo C) diverso dall'asteroide Itokawa (tipo S) esplorato da "Hayabusa", saranno svolte ricerche non solo sull'origine del nostro pianeta ma dell'acqua del mare, della terra e le materie alla base della vita.
Hayabusa 2 segue sostanzialmente la missione Hayabusa tuttavia vengono aggiunti diversi miglioramenti che aumentano l'affidabilità così che la missione possa essere svolta con maggiore sicurezza. Saranno inoltre utilizzate nuove tecnologie, come la creazione di crateri artificiali sulla superficie degli asteroidi per prelevare campioni dal sottosuolo. Migliorare la tecnologia di esplorazione celeste del sistema solare è un altro obiettivo di Hayabusa 2.
L'obiettivo di Hayabusa 2 è l'asteroide denominato 162173 Ryugu. Ryugu è un asteroide di tipo C, ma si ritiene che su di esso siano ancora presenti acqua e materia organica presenti al momento della nascita del Sistema Solare (circa 4,6 miliardi di anni fa da oggi). Da dove viene l'acqua della Terra, dov'era la materia organica che compone la vita? È lo scopo di Hayabusa 2 rispondere a tali domande. È anche lo scopo di Hayabusa 2 indagare su come i pianeti siano nati attraverso collisioni, distruzioni e coalescenza di pianeti che si ritiene siano nati per primi. In altre parole, Hayabusa 2 è una missione che vuole avvicinarsi ai segreti della nascita del Sistema Solare e della vita.

Specifiche Tecniche

Hayabusa 2 è molto simile alla sonda Hayabusa che l'ha preceduta, con le principali differenze che interessano l'aggiunta di una seconda antenna ad alto guadagno, miglioramenti nel sistema propulsivo e alle ruote di reazione per il controllo dell'assetto, il trasporto di un piccolo lander MASCOT e alcune modifiche nel sistema per la raccolta dei campioni dalla superficie dell'asteroide. Ne risulta aumentata la massa della sonda, che risulta di 600 kg dei quali 100 di propellente, mentre le dimensioni rimangono sostanzialmente invariate.

Hayabusa 2 è alimentata da pannelli fotovoltaici fissi, dispiegati in orbita, con 6 m di apertura che forniscono una potenza stimata di 2,6 kW ad una distanza di un'unità astronomica dal Sole. I quattro propulsori ionici utilizzano xeno, la sonda è dotata inoltre di 12 propulsori chimici ad idrazina per le manovre di correzione di rotta e quelle in prossimità della Terra. Il controllo dell'assetto è ottenuto utilizzando quattro ruote di reazione, due sensori stellari, due unità di misura inerziale, quattro accelerometri e quattro sensori solari.
Le comunicazioni avvengono tramite due antenne fisse ad alto guadagno (una operante nella banda X, l'altra nella banda Ka) e una antenna a medio guadagno.

Equipaggiamento di Missione

Denominazione Scopo e Caratteristiche Note
Telecamera visibile multibanda Effettua le riprese per la guida di navigazione del veicolo spaziale e l'osservazione scientifica degli asteroidi.  
Altimetro laser Misura la distanza dal veicolo spaziale alla superficie dell'asteroide.  
Spettrometro a infrarossi Esamina le tipologie di minerali rilevati, in particolare, è usata per l'indagione della distribuzione di minerali idrati. Osservazione degli infrarossi nella banda da 3 micron.
Telecamera a infrarossi centrale Esamina la distribuzione della temperatura della superficie dell'asteroide. E' uguale alla fotocamera montata su "Hakatsuki".
Dispositivo di campionamento Raccoglie i detriti dalla superficie dell'asteroide dopo che è stato colpito dal proiettile del Dispositivo di collisione. E' una versione migliorata di quello montanto sul precedente "Hayabusa".
Capsula di Rientro Protegge il campione raccolto dal calore prodotto al momento del rientro nell'atmosfera.  
Dispositivo di collisione Crea crateri artificiali sparando un proiettile di rame di 2 kg a una velocità di circa 2 km/s sulla superficie dell'asteroide. La prima sfida del mondo.
Macchina fotografica isolata Cattura le immagini del dispositivo di collisione. E' un modello migliorato che si bassa sulla fotocamera "Ikaros".
Rover MINERVA-II Effettua osservazioni sulla superfice dell'asteroide muovendosi a piccoli balzi. Verranno rilasciate tre unità.
Lander MASCOT Acquisisce i dati dell'asteroide con quattro strumenti di osservazione. Prodotto principalmente in Germania (DLR) e Francia (CNES).


Sistema di Propulsione Elettrico (Motore a Ioni)

Il motore a ioni sarà usato per cambiare l'orbita durante la navigazione del viaggio di Hayabusa2 verso l'asteroide e il viaggio di ritorno sulla Terra. Il motore consente di effettuare la traversata di andata con solo un decimo del consumo energetico rispetto a quello del propellente chimico.

Importanti miglioramenti da Hayabusa
- Contromisure al malfunzionamento di accensione al plasma di una sorgente di ionizzazione di un motore ionico.
Coordinare attentamente ogni parte del motore a ioni per migliorare sia l'efficienza di generazione della propulsione della sorgente ionica che la stabilità di accensione.
- Contromisure al degrado e malfunzionamento di tre neutralizzatori che si sono verificati dopo 10.000 a 15.000 ore di funzionamento.
Per prolungare la durata della vita del neutralizzatore, le pareti della camera di scarica elettrica sono protette dal plasma e il campo magnetico è stato rafforzato per ridurre la tensione necessaria per l'emissione di elettroni.

Dispositivo di Campionamento (SMP)

L'SMP raccoglierà campioni dalla superficie dell'asteroide. Il design di base è lo stesso di quello a bordo della Hayabusa e verrà utilizzato lo stesso meccanismo: un piccolo proiettile a forma di cilindro con una punta toccherà la superficie dell'asteroide, quindi i materiali espulsi dalla superficie verranno raccolti.

Importanti miglioramenti da Hayabusa
- Le prestazioni della tenuta stagna sono state migliorate per Hayabusa2 e sarà applicato un nuovo metodo così che il gas volatile possa essere riportato sulla terra grazie all'elevata tenuta.
- Il numero di scomparti per il ricevitore che immagazzinerà i materiali catturati è aumentato da uno a tre unità rispetto alla prima Hayabusa.
- Su Hayabusa2 il bordo del campionatore è stato ripiegato verso l'interno come si può vedere nella figura a sinistra in modo che la ghiaia possa restare appesa (è possibile catturare una ghiaia da 1 a 5 mm.). Se dovesse essere necessaria una frenata di emergenza il campione continuerebbe a essere raccolto.

Marcatore di Bersaglio

Un marcatore bersaglio discenderà sulla superficie dell'asteroide come un punto di riferimento artificiale prima del touchdown. Il marcatore bersaglio è strutturato come un sacchetto di fagioli in modo che non rimbalzi sulla superficie quando viene rilasciato dall'esploratore.
* Una struttura a sacco indica un contenitore rigido riempito con molte particelle in granelli più piccoli.
In dettaglio
- La superficie è fatta di materiale che riflette bene la luce.
- Cinque Marcatori di Bersaglio sono stati caricati bordo di Hayabusa2 (rispetto ai tre di Hayabusa).
- Dei fogli sottili incisi con i nomi sono contenuti nei Marcatori.

Capsula di Rientro

Alla fine della missione Hayabusa2, la capsula di rientro con un contenitore che trasporta campioni dall'asteroide a bordo rientrerà nell'atmosfera terrestre a 12 km / secondo. La capsula di rientro sarà recuperata sulla Terra.

Importanti miglioramenti da Hayabusa
A differenza di Hayabusa, il Riparian Ecosystem Management Model (REMM) per monitorare l'ambiente interno della capsula è stato dotato su Hayabusa2 di strumenti per misurare l'accelerazione, il movimento e le temperature interne durante il volo.

Dispositivo di Collisione (Small Carry-on Impactor o SCI)

Un pezzo di rame da 2 kg (un dispositivo di impatto chiamato "Liner"*) verrà fatto cadere sulla superficie dell'asteroide ad una velocità di 2 km al secondo per formare un cratere artificiale da collisione.

Obiettivi
- Studieremo la struttura interna dell'asteroide osservando i cambiamenti della superficie prima e dopo la collisione dell'impattatore (Liner). Inoltre, esamineremo le caratteristiche del materiale superficiale monitorando a distanza le questioni sotterranee che verranno emerse a causa di una collisione.
- Effettueremo anche campionamenti dal cratere per catturare materiali "freschi" nascosti nel sottosuolo per trovare eventuali differenze con la superficie.
- All'asteroide, condurremo "l'esperimento di collisione nello spazio" per acquisire i dati necessari per la scienza delle collisioni planetarie.

* L'impactor (Liner) è fatto di rame puro per essere in grado di identificare facilmente da altri materiali sull'asteroide.

NIRS3 (Near InfraRed Spectrometer, dove 3 stra per “3μm”) and TIR (Thermal Infrared Imager)

Hayabusa2 rimarrà nella sua posizione di partenza di 20 km sopra l'asteroide Ryugu (l'asteroide bersaglio) per effettuare un telerilevamento. Le due tipologie di osservazione a infrarosso avranno un ruolo importante in questo rilevamento a distanza.
< Uno è lo spettrometro a infrarosso vicino "NIRS3" per investigare il metamorfismo minerale e dell'acqua o l'azione chimica reciproca di minerali e acqua mediante osservazioni spettroscopiche con raggi infrarossi vicini.
L'altra è la termocamera ad infrarosso "TIR" per studiare la temperatura e l'inerzia termica dell'asteroide catturando le immagini della radiazione termica dall'asteroide. In altre parole, troverà una particella del suolo e la porosità della massa di roccia che influenza la temperatura.
In dettaglio
La temperatura superficiale dell'asteroide subisce variazioni giornaliere, il che significa che sale durante il giorno quando il Sole splende ma diminuisce durante la notte. Le differenze di temperatura superficiale in un giorno diventano più grandi quando sono coperte da particelle fini come sabbia o rocce porose. D'altra parte, la variazione giornaliera diventa minore quando la superficie è solida. Il TIR può scattare immagini di radiazioni termiche dall'asteroide per trovare le condizioni fisiche della superficie.

MINERVA-II

Questi piccoli rover scenderanno sulla superficie dell'asteroide per studiarlo. I tre rover sono i successori dei MINERVA a bordo della Hayabusa. Ciascuno di loro può saltare per spostarsi sulla superficie.

MASCOT

Il piccolo lander atterrerà sulla superficie dell'asteroide per studiarlo con quattro dispositivi di osservazione. Il DLR (centro tedesco di aeronautica e ricerca spaziale) e il CNES (Agenzia spaziale francese) hanno prodotto e fornito il MASCOT. Con i quattro dispositivi di osservazione (MicrOmega, MAG, CAM e MARA) integrati, MASCOT salterà una sola volta per modificare la sua posizione.

Cronologia Missione
03-12-2014 Hayabusa 2: lancio da Tanegashima
27-06-2018 Hayabusa 2: inserimento nell'orbita di Ryugu
21-09-2018 Hayabusa 2: rilascio primo rover MINERVA
03-10-2018 Hayabusa 2: rilascio lander MASCOT
22-02-2019 Hayabusa 2: Touchdown #1
21-03-2019 Hayabusa 2: avvio operazioni di ricerca cratere CRA1
05-04-2019 Hayabusa 2: sgancio del Dispositivo di Collisione SCI nel cratere CRA1
30-05-2019 Hayabusa 2: posizionamento marcatore di bersaglio nel cratere CRA1
11-07-2019 Hayabusa 2: Touchdown #2
02-10-2019 Hayabusa 2: rilascio restanti rover MINERVA
13-11-2019 Hayabusa 2: inizio viaggio di rientro sulla Terra
31-12-2020 Hayabusa 2: rientro sulla Terra (Woomera)
Oggetti
  • 162173 Ryugu
    Asteroide Apollo

    Asteroide di tipo Apollo scoperto nel 1999, misura all'incirca 1 km e appartiene alla rara classificazione spettrale Cg.

Obiettivi

Hayabusa 2 effettuerà l'essplorazione e il campionamento di materiale dell'asteroide di tipo C Ryugu, che è più primitivo tipo rispetto all'asteroide di tipo S Itokawa che Hayabusa ha esplorato e del quale ha analizzato le interazioni tra minerali, acqua e materia organica proveniente dal Sistema Solare più primitivo. Facendo così impareremo l'origine e l'evoluzione della Terra, degli oceani e della vita, sviluppando le tecnologie per il ritorno dallo spazio profondo (come dimostrato con Hayabusa), un campo in cui il Giappone detiene il primato mondiale.

Risultati Attesi

Durante l'esplorazione dell'asteroide di tipo C, che è ricco di acqua e materiali organici,verranno studiate le interazioni tra i mattoni della Terra e l'evoluzione degli oceani e della sua vita, sviluppando così la conoscenza del Sistema Solare. Il Giappone condurrà la sua leadership mondiale in questo campo assumendo la nuova sfida di ottenere campioni da un cratere prodotto da un dispositivo di impatto. Saranno prodotte tecnologie di riferimento per il ritorno da corpi di sistemi solari.

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