Obsah > Nepilotované lety > NEAR > Sonda NEAR - součást programu Discovery

Program Discovery

Jan Toman

K jeho vzniku počátkem devadesátých let vedly problémy velkých průzkumníků planet – Galilea, určeného k výzkumu Jupitera a Mars Observeru, který měl provést výzkum rudé planety z oběžné dráhy a navázat na výsledky sond Viking z poloviny sedmdesátých let. Jak je známo, první sonda pro své problémy s hlavní rozkládací anténou získá u největší planety jenom část původně plánovaného objemu dat (na tom nemění nic skutečnost, že přesluhuje šestým rokem) a druhá expedice k  Marsu skončila fiaskem totálním, když se z oběžné dráhy neozvala vůbec.

Aby se proto minimalizovalo riziko velkých finančních ztrát – každá z obou zmíněných sond stála přes miliardu dolarů, byl vyhlášený nový program pro výzkum sluneční soustavy s názvem DISCOVERY. Výběr realizovaných projektů probíhá v několika kolech, přičemž závazným požadavkem na jeho zařazení je nepřekročení stanoveného finančního limitu a realizace nejpozději do tří let po jeho schválení (toto datum není shodné s výběrem vítězného projektu, následuje další období určené k detailnějšímu rozpracování, po kterém je teprve projekt definitivně schválen a financován). Do druhého kola výběru obvykle postupuje maximálně pět uchazečů, ze kterých je vybrán jeden nebo také dva vítězné návrhy. Schéma sondy NEARPrvní sondou postavenou podle nového zadání je

NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous)

Pro NASA ji za 112 milionů dolarů postavila John Hopkins University – Applied Physics Laboratory (JHU –APL). Sondu o celkové hmotnosti 805 kg tvoří pohonný úsek, k němuž jsou na boku upevněny přístroje a korekční trysky, k horní části je potom uchycena anténa o průměru 1,5 metru a čtyři panely slunečních baterii. Ve vzdálenosti 1 AU od Slunce má sonda k dispozici příkon 1,8 kW , informace z přístrojů jsou na Zemi vysílány přes směrovou anténu volitelnou rychlostí 9 bitů – 26,8 kbitů za sekundu, nebo jsou ukládány do paměti o kapacitě 1,7 Gbitů. Orientace v prostoru zajišťují hydrazinové trysky (celkem 11), pro větší korekce dráhy slouží hlavní motor o tahu 450N. Informace o asteroidu získává pět přístrojů o celkové hmotnosti 55 kg. Jsou to:

  1. Kamera MSI (Multi Spectral Imager) využívá matici prvků CCD pro získání snímků povrchu ve viditelném a infračerveném oboru v rozsahu 450 – 1100 nm. K dispozici je celkem osm filtrů. Zorný úhel kamery je 2,5x2,9 stupňů, který ze vzdálenosti 100 km ohraničuje oblast 9,5x16 metrů.
  2. Spektrometr NIS (Near Infrared Spectrograph) s citlivostí v rozsahu 800 – 2600 nm. Úhel záběru přístroje je proměnný – 0,76x0,76, nebo 0,38x0,76 stupňů, což ze vzdálenosti 100 km představuje pokrytí 1,3x1,3 km, nebo 0,65x1,3 km.
  3. Laserový výškoměr NLR (Near Laser Rangefinder) na vlnové délce 1060 nm vysílá pulsy s energii 15mJ, dobou trvání 12 nsec. Rozptyl paprsku je 300mrad ze vzdálenosti 50 km, chyba měření se pohybuje okolo 0,5 metru.
  4. Spektrometr pracující v oblasti X a gamma záření XGRS (X-Ray/Gamma Ray Spectrometer) zmapuje složení povrchových vrstev asteroidu. Skládá se ze dvou přístrojů:
  5. Magnetometr MAG (Magnetometer) pro měření případného magnetického pole zkoumaného objektu s citlivostí 4 – 65,536 nT.

Pro vědecká měření může být využito rovněž vysílače sondy, pracujícího na frekvenci 8,438 Ghz a to zejména pro určení hmotnosti asteroidu.

Průběh letu.

Asteroid Mathilde ze vzdálenosti 2400 kmDo vesmíru sonda NEAR odstartovala z rampy 17B na Cape Canaveral s pomocí nosné rakety Delta 2 dne 17. února 1996. Z počáteční přechodové dráhy s parametry 170 – 6500 km urychlil horní stupeň PAM – D sondu na dráhu heliocentrickou 1,0 – 2,5 AU. Ve druhé polovině března v rámci testování přístrojů byla provedena pozorování komety Hyakutake. Daleko zajímavější výsledky byly získány 27.6. 1997, kdy sonda NEAR proletěla ve vzdálenosti 1200 km od asteroidu (253) Mathilde. Jednalo se o první setkání s asteroidem typu C, které patří mezi tělesa s vysokým obsahem uhlíku – jsou to velmi tmavé objekty. Celkem bylo pořízeno 535 snímků s rozlišením až 200 metrů na pixel. O týden později sonda vykonala manévr DSM (Deep Space Maneuver), který ji zajistil průlet kolem Země 23.1. 1998 ve vzdálenosti 540 kilometrů. Průlet přivedl sondu na novou dráhu vedoucí přímo k asteroidu Eros, do jehož blízkosti se dostala 20.12. 1998 a ve vzdálenosti 240 tisíc kilometrů zahájila brzdící manévr. Celkový pohled na ErosProtože se motor zapojil hned na plný tah, boční složka tahu překročila povolený limit a palubní počítač manévr přerušil. Sonda se uvedla do klidového stavu a komunikace se Zemí byla přerušena. Po znovuobnovení spojení byla obnovena správná činnost všech přístrojů, na opakování brzdícího manévru bylo však již pozdě. Sonda Eros minula ve vzdálenosti 4100 kilometrů, získáno bylo více než 1000 snímků, pozorování provedly také ostatní přístroje. 3.1. 1999 byl proveden další manévr, který zvýšil rychlost sondy NEAR vůči Erosu a zajistil tak další vzájemné setkání o rok později. Ve druhé polovině ledna 2000 klesla vzájemná vzdálenost obou těles pod 45 tisíc kilometrů a byl zahájen intenzívní dálkový výzkum. 14.února 2000 v15.33 UT přešla sonda zapálením motoru na oběžnou dráhu kolem asteroidu Eros. Ten se tak stal vedle Země, Měsíce, Marsu, Venuše a Jupitera šestým tělesem sluneční soustavy, které bylo zkoumáno umělou družicí z oběžné dráhy. Počáteční orbit ve výši 323 – 370 km byl 13. března korigován na 203 – 362 kilometrů. V této výšce nad povrchem asteroidu se NEAR pohyboval až do začátku dubna, kdy byla dráha znovu snížena na přechodovou eliptickou 100 – 200 kilometrů. 11.4. 2000 další korekce zajistila kruhovou oběžnou dráhu ve výši 100 kilometrů. Asteroid Eros ze vzdálenosti 1150 mOpětovné snižování přišlo na řadu 30. dubna. Po něm se sonda pohybovala již pouhých 50 kilometrů nad Erosem. Z této výšky dosahovaly všechny přístroje na palubě maximálního rozlišení. V červenci byla oběžná dráha přechodně snížena až na 35 kilometrů, poté se však sérií několika manévrů dráha zvýšila až na 100 km, na které sonda setrvala až do října. 26. října byl uskutečněn jeden z nejtěsnějších průletů v historii kosmonautiky – přiblížení se k povrchu Erosu až na vzdálenost 5,4 kilometrů, poté sonda přešla na oběžnou dráhu ve výši 35 km, a to až do poloviny ledna 2001. Nutno zde také připomenout změnu názvu mise. Po zemřelém astronomovi byla sonda přejmenována na NEAR – Shoemaker. 24. – 28. ledna byly provedeny další manévry, směřující sondu k novým těsným průletům ve vzdálenosti 3 kilometrů. Závěrečná etapa potom přišla na řadu v pondělí 12.2. 2001. V 15.31 UT zahájil NEAR - Shoemaker sérii závěrečných manévrů snížením výšky na 7,5 – 35 km. V 18.58 UT byla výška snížena na 5 km a v 19.30 na 3 km nad povrchem. Asteroid Eros ze vzdálenosti 120 m (poslední snímek před přistáním)V 19.50 UT byl zahájen brzdící manévr a ve 20.01 sonda dopadla na povrch v oblasti Himeros (35 st.j.š.,81st.v.d.) rychlostí do 2 metrů za sekundu asi 200 metrů od plánovaného bodu. Během posledních 5 kilometrů bylo pořízeno 69 snímků, poslední z výšky 120 metrů s rozlišením až 1 cm. Proti očekávání byly po dopadu získávány slabé signály z rádiomajáku. Palubní počítač byl naprogramován tak, aby 9 hodin po dopadu se pokusil sondu motorem na krátkou dobu znovu vynést do výše asi 0,5 km, čímž se mělo dosáhnout lepší orientace antény k Zemi. Vzhledem k tomu, že se sondou bylo udrženo spojení, byl nový vzlet odvolán. Asteroid Eros se tak stal po Měsíci, Marsu a Venuši čtvrtým vesmírným tělesem, na němž přistála kosmická sonda a provedla měření. NASA mezitím rozhodla o prodloužení mise sondy do konce února. Poslední signály proto pozemní stanice DSN ze sondy NEAR – Shoemaker přijaly 28. února 2001.

S použitím článků v Kozmosu, L+K (včetně kalendáře), SPACE 40 a domovských stránek projektu na internetu zapsal Jan Toman


Aktualizováno : 05.04.2002

[ Obsah | Nepilotované kosmické lety | Sonda NEAR | Obrázky NEAR | HomePage NEAR v USA ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.