România în misiunea Hera de apărare planetară împotriva asteroizilor

România și-a asumat un rol important într-o misiune globală dedicată protejării Pământului de potențialele pericole venite din spațiu. Pe 7 octombrie 2024, Agenția Spațială Europeană (ESA) a lansat cu succes misiunea Hera, un proiect ambițios care va evalua efectele coliziunii unei sonde NASA cu un asteroid. Această misiune, de mare anvergură, implică participarea a 17 țări europene, inclusiv România, și are ca scop explorarea metodelor de deviere a traiectoriei asteroizilor care ar putea prezenta un pericol pentru Terra.

Asteroid - Imagine decorativă generată digital de HD Satelit România 

Hera: O misiune de apărare planetară

Hera este un proiect complex și inovator, conceput pentru a studia asteroidul Dimorphos, un corp ceresc de aproximativ 160 de metri în diametru, parte din sistemul binar Didymos. Acest asteroid a fost ținta sondei DART a NASA în 2022, care l-a lovit intenționat pentru a-i modifica traiectoria. Obiectivul Hera este să examineze cu atenție rezultatele acestui impact și să contribuie la validarea metodei de deviere cinetică a asteroizilor. Aceasta implică lovirea unui asteroid cu o navă spațială la viteză mare pentru a schimba cursul asteroidului.

Hera va măsura dimensiunea craterului format de impactul sondei DART, precum și impulsul transferat asteroidului. În plus, misiunea va analiza compoziția și structura internă a sistemului binar, oferind informații valoroase despre eficiența metodei de deviere și impactul acesteia asupra corpurilor celeste. Nava spațială Hera include camere de filmat, un altimetru și un spectrometru pentru a colecta date precise.

Contribuția româniei la misiunea Hera

România a jucat un rol cheie în dezvoltarea sistemului de navigație și procesare a imaginilor folosite în misiunea Hera. Echipamentele create de cercetătorii români permit interceptarea și analizarea mișcării asteroidului, în comparație cu poziția satelitului. Aceste sisteme au fost testat riguros pentru a asigura funcționalitatea în condițiile extreme din spațiu.

Participarea include patru companii românești și un institut de cercetare, implicate în construirea și testarea unor componente esențiale pentru succesul misiunii. Aceste entități sunt:

1. GMV Innovating Solutions — România: Compania a fost responsabilă pentru componenta de navigație bazată pe procesarea imaginilor din sistemul de ghidare, navigație și control (GNC) și FDIR (Fault Detection, Isolation and Recovery). GMV a dezvoltat și produs echipamente de procesare a imaginilor pentru ghidajul satelitului, cu un grad ridicat de autonomie, dat fiind timpul îndelungat necesar transmiterii semnalelor. Sistemul GNC, dezvoltat în colaborare cu alte filiale GMV, va asigura orientarea precisă a satelitului în jurul asteroidului, iar unitatea de procesare a imaginilor va facilita identificarea reperelor de pe suprafața acestuia, ajutând la evitarea coliziunilor.

2. Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Optoelectronică – INOE 2000: Institutul a participat la proiectarea și testarea altimetrului laser care va măsura distanțele în cadrul misiunii. Acest altimetru va permite navigația precisă și colectarea de date esențiale pentru evaluarea devierii asteroidului. Specialiștii de la INOE s-au implicat încă din faza de studii preliminare, adaptând designul instrumentului la constrângerile specifice mediului spațial.

3. ATOS România: Prin ATOS Convergence Creators, compania s-a ocupat de dezvoltarea sistemelor de testare la sol ale satelitului și de procesarea inițială a datelor, contribuind la verificarea și optimizarea funcționalității echipamentelor înainte de lansare.

4. Sonovision România: Compania a avut responsabilitatea realizării sistemului de conexiuni, asigurând integrarea și funcționarea corespunzătoare a componentelor misiunii. Sistemul de conexiuni facilitează comunicarea și coordonarea între diversele echipamente de pe satelit.

5. EFACEC România: Implicată în producția și testarea altimetrului planetar (Planetary Altimeter – PALT), EFACEC a dezvoltat atât partea hardware, cât și cea software a acestui instrument. Altimetrul este esențial pentru măsurătorile de precizie pe care misiunea le va efectua pe suprafața asteroidului.

Povestea Proiectului Hera

Povestea acestei misiuni începe în 2013, cu inițierea programului AIDA (Asteroid Impact & Deflection Assessment), dezvoltat în colaborare de NASA și ESA. Proiectul AIDA a fost primul efort operațional global care vizează testarea unei metode de deviere a asteroizilor. Prima etapă a programului a fost lansarea sondei DART a NASA, care a avut ca scop lovirea asteroidului Dimorphos pentru a-i modifica traiectoria.

După impactul sondei DART, ESA a decis să lanseze misiunea Hera, care a fost aprobată în 2019. Hera își propune să completeze obiectivele inițiale ale proiectului AIDA prin studierea în detaliu a efectelor impactului și prin adunarea de informații despre compoziția și structura internă a asteroidului. Hera va efectua, de asemenea, experimente tehnologice care implică CubeSats, mici sateliți destinați să adune date suplimentare despre asteroizi.

Hera transportă doi nanosateliți CubeSat: Milani și Juventas. Aceste mici nave de 12 kg au rolul de a aduna date suplimentare și sunt echipate cu instrumente pentru măsurători spectrale și gravitaționale.

• CubeSat-ul Milani este echipat cu un spectrometru hiperspectral pentru a analiza compoziția și praful din jurul asteroidului. Instrumentul său principal, ASPECT, poate surprinde imagini în spectrul vizibil și în infraroșu apropiat, având o rezoluție spațială de 2 metri la o distanță de 10 kilometri.

• CubeSat-ul Juventas este dotat cu un radar de joasă frecvență, JuRa, capabil să studieze structura subterană a asteroidului. JuRa funcționează la o frecvență de 50-70 MHz, având o rezoluție de 10-15 metri, fiind primul instrument care explorează straturile subterane ale unui asteroid.

Ce ne așteptăm de la Hera: Obiectivele misiunii

Principalele obiective ale misiunii Hera includ evaluarea metodei de deviere prin impact cinetic. Hera va monitoriza schimbările în mișcarea asteroidului, oferind date esențiale despre impactul coliziunii asupra traiectoriei acestuia.

Hera are și scopuri științifice majore: va măsura caracteristicile asteroidului Dimorphos, inclusiv porozitatea și structura sa internă. Cu ajutorul CubeSat-ului Juventas, misiunea va fi prima care va investiga structura subterană a unui asteroid. Datele colectate vor ajuta la evaluarea eficienței metodei de deviere prin impact cinetic, oferind o bază solidă pentru planurile viitoare de apărare planetară.

Misiunea Hera

Hera a fost lansată pe 7 octombrie 2024 la bordul unei rachete SpaceX Falcon 9. Călătoria va dura aproximativ doi ani, iar nava va ajunge la sistemul binar Didymos la finalul lui 2026. Odată ajunsă acolo, Hera va începe o investigație detaliată, împărțită în cinci etape: caracterizarea inițială, lansarea CubeSats, caracterizarea detaliată, observațiile apropiate și, posibil, o aterizare a CubeSat-urilor pe Dimorphos.

Pe lângă nava principală, Hera transportă doi sateliți CubeSat: Milani și Juventas. Acești mici sateliți joacă un rol esențial în adunarea de date suplimentare. Milani va examina compoziția suprafeței și va evalua efectele impactului DART, în timp ce Juventas va măsura câmpul gravitațional al asteroidului și va studia structura internă. Aceste CubeSats vor fi primii care vor efectua o aterizare pe suprafața unui asteroid, oferind date prețioase despre proprietățile acestuia.

Misiunea Hera are ca scop monitorizarea schimbărilor în orbita asteroidului Dimorphos după impactul deliberat al sondei DART. Hera va explora metoda de deviere prin impact cinetic, în care o navă spațială lovind un asteroid ar putea modifica traiectoria acestuia. Hera va ajunge la Dimorphos în 2026, când va începe analiza detaliată a efectelor impactului, folosind instrumente avansate cum ar fi camerele Asteroid Framing Cameras (AFC), un altimetru, un imager hiperspectral și un spectrometru în infraroșu termic.

România a dezvoltat sistemul de navigație al misiunii, esențial pentru gestionarea autonomă a poziției și deplasării navei Hera în raport cu asteroidul. Acest sistem permite navelor să manevreze aproape de asteroizi, unde gravitația este extrem de scăzută și mișcările trebuie să fie extrem de precise. Echipamentul românesc a fost proiectat pentru a rezista condițiilor dure din spațiu, inclusiv fluctuațiilor de temperatură și radiațiilor cosmice.

Într-o zonă denumită „Camera Curată”, unde temperaturile și umiditatea sunt controlate cu precizie, România a realizat copia echipamentului de procesare a imaginilor pentru Hera, pe care l-a testat pentru a asigura că funcționează optim și că poate opera în vidul spațiului cosmic.

Echipamente la bordul Hera

Hera transportă o gamă largă de instrumente care vor permite studierea asteroidului în detaliu:

• Camerele Asteroid Framing Cameras (AFC): Aceste camere sunt echipate cu senzori panchromatici de înaltă rezoluție, capabili să surprindă detalii ale suprafeței asteroidului cu o precizie de un metru de la o distanță de zece kilometri.

• HyperScout-H: Acest imager hiperspectral funcționează pe 25 de benzi spectrale în zona vizibilă și infraroșie apropiată, permițând analiza compoziției asteroidului și identificarea materialelor de pe suprafața acestuia.

• Planetary Altimeter (PALT): Un altimetru de tip micro-lidar, capabil să măsoare distanțe cu o precizie de jumătate de metru. PALT folosește un fascicul laser în infraroșu pentru a detecta topografia asteroidului, contribuind la cartografierea craterului format de impactul DART.

• TIRI: Imager-ul termic în infraroșu, cu capacitatea de a observa temperaturi între 7 și 14 microni. Acest instrument, oferit de agenția spațială japoneză JAXA, va oferi informații despre temperaturile și fluxurile termice ale asteroidului.

• X-DST (X-Band Radio Science): Un sistem radio în bandă X folosit pentru măsurarea câmpului gravitațional al sistemului binar Didymos prin efectul Doppler. Aceste măsurători vor permite calcularea cu exactitate a masei și a densității asteroidului Dimorphos.

Lansată de la Cape Canaveral cu ajutorul unei rachete SpaceX Falcon 9, Hera va efectua o manevră de asistență gravitațională pe lângă Marte în martie 2025. Aceasta o va ajuta să își ajusteze traiectoria și să câștige viteză pentru a ajunge la sistemul binar Didymos. După intrarea în orbita asteroidului, nava va trece prin mai multe etape, printre care:

1. Caracterizarea inițială: Hera va realiza primele observații ale asteroidului de la distanță, colectând date preliminare.
2. Lansarea CubeSat-urilor: CubeSat-urile Milani și Juventas vor fi eliberate pentru a-și începe propriile misiuni.
3. Observații de aproape: Navele se vor apropia de suprafața asteroidului pentru a realiza măsurători precise și imagini detaliate ale craterului și ale zonelor din jur.
4. Experimente finale: În ultima etapă, CubeSat-urile ar putea ateriza pe Dimorphos, oferind detalii despre suprafață și structura acestuia.

Misiunea Hera marchează primul efort concertat al Europei în domeniul apărării planetare, iar România joacă un rol important în această misiune, punându-și amprenta prin tehnologia de navigație și analiză. Proiectul reprezintă un pas esențial în explorarea și implementarea unor metode eficiente de deviere a asteroizilor potențial periculoși pentru Pământ, demonstrând că planeta poate fi protejată prin colaborare internațională și inovație.

De asemenea, Hera deschide ușa către noi posibilități în cercetarea spațială, oferind Europei o poziție de lider în domeniul tehnologiei spațiale și al apărării planetare. Această misiune nu doar că explorează posibilitatea devierii asteroizilor, dar creează și bazele pentru tehnologiile viitoare care vor proteja Terra de amenințările din spațiu. România, împreună cu partenerii săi europeni, arată că, împreună, putem face față provocărilor venite din Univers.

Un videoclip cu lansarea poate fi vizionat dând click AICI.

Asteroid - Imagine decorativă generată digital de HD Satelit România

Ce sunt asteroizii?

Asteroizii sunt corpuri cerești mici, stâncoase, care orbitează în jurul Soarelui. Ei sunt rămășițe din perioada de formare a Sistemului Solar, care nu au ajuns să se dezvolte într-o planetă. Cei mai mulți asteroizi se găsesc în centura de asteroizi situată între planetele Marte și Jupiter, dar pot fi întâlniți și în alte părți ale Sistemului Solar.

Caracteristicile asteroizilor

• Dimensiune: Majoritatea asteroizilor au dimensiuni relativ mici, variind de la câțiva metri până la câteva sute de kilometri în diametru. Totuși, cei mai mari, precum Ceres, care are aproximativ 940 de kilometri în diametru, sunt aproape suficient de mari pentru a fi considerați planete pitice.

• Compoziție: Asteroizii sunt alcătuiți în principal din roci și metale, în special nichel și fier. În funcție de compoziția lor, asteroizii pot fi clasificați în mai multe tipuri:

  • Tipul C (carbonic): Sunt cei mai comuni și conțin o cantitate mare de carbon, având o culoare închisă.
  • Tipul S (silicat): Conțin în principal silicati și au o culoare mai deschisă.
  • Tipul M (metalic): Aceștia sunt compuși în principal din metale, mai ales fier și nichel.

• Formă: Majoritatea asteroizilor au forme neregulate, deoarece nu au suficientă gravitație pentru a deveni sferici. Această formă este determinată de dimensiunile și structura lor internă, precum și de impacturile cu alte obiecte spațiale.

Unde se găsesc asteroizii?

Cei mai mulți asteroizi sunt localizați în centura de asteroizi, o regiune situată între orbitele planetelor Marte și Jupiter. Această centură conține mii de asteroizi de diferite dimensiuni, de la mici fragmente de rocă până la corpuri mari. De asemenea, există și alte grupuri de asteroizi:

• Asteroizii troieni: Aceștia împărtășesc orbita unei planete, de obicei în punctele Lagrange, în fața sau în spatele acesteia. Cel mai cunoscut exemplu sunt troienii lui Jupiter, care orbitează Soarele în același timp cu planeta Jupiter.

• Asteroizii din apropierea Pământului (NEAs): Aceștia sunt asteroizi care au orbitele apropiate de Pământ și pot traversa sau se pot apropia foarte mult de orbita noastră. Unii dintre acești asteroizi sunt considerați potențial periculoși din cauza posibilității de a lovi Pământul.

De ce sunt importanți asteroizii?

Studierea asteroizilor este importantă pentru mai multe motive:

1. Istoria sistemului solar: Deoarece sunt rămășițe ale formării Sistemului Solar, asteroizii ne pot oferi indicii despre condițiile inițiale și procesele care au avut loc acum aproximativ 4,6 miliarde de ani.

2. Resurse naturale: Anumiți asteroizi sunt bogați în metale rare, cum ar fi platina, aurul și nichelul. Pe viitor, mineritul asteroizilor ar putea deveni o sursă valoroasă de resurse pentru Pământ.

3. Apărarea planetară: Studierea asteroizilor este esențială pentru a înțelege mai bine cum să protejăm Pământul de posibilele coliziuni. Programele de monitorizare și misiunile de deviere, cum este misiunea Hera, sunt exemple ale eforturilor de a preveni potențiale impacturi.

4. Explorarea spațială: Asteroizii sunt considerați ținte interesante pentru misiuni spațiale, oferind oportunități de a testa tehnologii și de a avansa cunoștințele noastre despre explorarea spațiului.