ESAs Hera-asteroidemission låner øjne af NASAs Dawn

Missionen til den mindste asteroide, der nogensinde er blevet udforsket, vil bruge det samme hovedkamera som missionen til de største asteroider af alle. ESA's foreslåede Hera-rumfartøj til Didymos-asteroideparret har arvet sit hovedbillede fra NASA's Dawn-mission til Vesta- og Ceres-asteroiderne.

Hera er i øjeblikket genstand for detaljeret designarbejde, forud for at blive præsenteret for Europas rumministre ved Space19+ Ministerial Council i slutningen af ​​dette år, til opsendelse i slutningen af ​​2023. Rumfartøjet vil undersøge en lille måne med en diameter på 160 m af den 780 m diameter Didymos-asteroide, i kølvandet på et banebrydende planetarisk forsvarseksperiment.

Men Asteroid Framing Camera (AFC) Hera vil bruge til at navigere gennem rummet og undersøge dets målrettede dobbeltasteroider er allerede bygget og klar. To af disse kameraer – Hera vil bære et par, for redundans – sidder i beskyttende nitrogengas inde i et rent rum i Göttingen, Tyskland.

"AFC blev designet specifikt til NASAs Dawn-mission til de to største kroppe i asteroidebæltet:Vesta, på 525 km på tværs, og 946 km diameter Ceres, " forklarer Holger Sierks fra Max Planck Institute for Solar System Research.

"Der var intet andet kamera ombord på rumfartøjet, så AFC havde en missionskritisk rolle, bliver ansat både til navigation og videnskabelig undersøgelse.

"AFC fungerede som et schweizisk urværk gennem Dawns 11-årige levetid. Før Dawn endelig sluttede i november 2018 kom rumfartøjet så tæt som 30 km fra overfladen af ​​Ceres, og returnerede en spektakulær udsigt over dens slående lyspunkter.

"Samtidig med kameraet, udstyret med syv spektralfiltre fra det synlige til det nær-infrarøde, var i stand til at indsamle spektral information om disse formationer, samt resten af ​​asteroiderne. Et ottende klart filter blev brugt, da AFC blev brugt til navigationsformål og til bredbåndsoverfladevidenskab."

To AFC-flyveenheder blev leveret til NASA af instituttet, i samarbejde med DLR German Aerospace Center og Technical University of Braunschweig's Institute of Computer and Network Engineering. Et ekstra kamera blev bygget og opbevaret på instituttet for at erstatte en flyenhed, hvis det var nødvendigt.

"Vi havde stadig ledige, flykvalitetsundersystemer inklusive optikken, som vi kunne integrere i et komplet kamera, så endte med to flyklare reservedele på hylden, " tilføjer Holger. "Vi ønskede at finde en flyvebrug til dem, og besluttede, at vi skulle bidrage med disse fuldt missionsbeviste kameraer til Europas næste asteroidemission gratis."

AFC på 5,5 kg ligner en boks på størrelse med en computerprinter, der indeholder strøm og massehukommelse med et termisk isoleret teleskop, der strækker sig ud fra det. Maksimal billedfølsomhed sikres ved at køle teleskopets CCD-lysdetektor ned til -60 °C.

Et kvalifikationsmodelkamera er allerede blevet udlånt til GMV i Spanien, da de udvikler autonome navigationssystemer til Hera. Dette giver holdet mulighed for at teste deres funktionsdetektionsalgoritmer med den samme hardware, som der faktisk vil blive fløjet.

Mens AFC blev designet specifikt til Vesta og Ceres, Holger forklarer, at kameraet også passer meget godt til Hera – især med dets dobbelte videnskabs- og navigationsfunktionalitet:"Da vi designede det, disse to asteroider var kun kendt for os som små prikker på himlen, i bedste fald kun et par pixels på tværs ved hjælp af Hubble-rumteleskopet, som Didymos-systemet i dag. Kameraets optik – arbejdet fra Kayser-Threde-virksomheden i München, nu ejet af OHB – er forvrængningsfri med skarpt fokus, helt ned til 150 m fra målfladen."

Max Planck Institute for Solar System Research byggede også Rosetta-kometjagerens vigtigste Osiris-videnskabelige billedkamera, så har masser af erfaring med at afbilde fjerne planetoider tæt på. "Disse kroppe ville være mørke som trækul for det menneskelige øje, så det kræver meget følsomme detektorer og nøje vurderede eksponeringstider for at se, hvad vi ser."

Heras planetariske forsvarsformål føles personligt for Holger og resten af ​​instituttets team. Holdet mødtes for nylig i den tyske by Nördlingen, placeret inde i et krater med en diameter på 24 km, dannet af en indvirkende binær asteroide ligesom Didymos og dens måne for anslået 14 millioner år siden.