NEA Scout由一个鞋盒大小的立方体卫星(左上)和一个约为壁球场大小的薄铝涂层太阳帆(左下)组成。在阿尔忒弥斯1号发射后,风帆将利用阳光推动立方体卫星到达一颗小行星上(如右图所示)。
影像来源:NASA

NEA Scout将访问一颗比一辆校车还小的小行星,这是迄今为止航天器所研究的最小的小行星。

NASA的近地小行星侦察探测器将与阿尔忒弥斯1号无人测试飞行一起发射,这架鞋盒大小的近地小行星侦察探测器将追踪一颗有史以来由宇宙飞船访问过的最小的小行星。它将通过展开一个太阳帆来利用太阳辐射进行推进,这是NASA第一次进行此类深空任务。

NEA Scout的目标是2020 GE,这是一颗尺寸小于60英尺(18米)的近地小行星(NEA)。以前从未近距离探索过直径小于330英尺(100 米)的小行星。该航天器将使用其科学相机进行仔细观察,测量物体的大小、形状、旋转和表面特性,同时寻找可能环绕2020 GE的任何灰尘和碎片。

由于相机的分辨率小于4英寸(10厘米)每像素,任务的科学团队将能够确定2020年通用电气是固体——就像巨石一样——或者如果它是较小的岩石和尘埃组成的簇在一起像一些较大的小行星的堂兄弟,比如小行星)。

由于相机的分辨率低于每像素 4 英寸(10 厘米),因此该任务的科学团队将能够确定2020 GE是否像巨石一样坚固,还是像小行星贝努那样由小岩石和尘埃组成。

“由于地球天文台发现了近地小行星,NEA Scout已经确定了几个目标,所有目标都在16到100英尺(5到30米)大小的范围内。”位于南加州的NASA喷气推进实验室的任务首席科学研究员朱莉·卡斯蒂略·罗格斯说。“2020年,GE代表了一类我们目前知之甚少的小行星。”

作为NASA行星防御协调办公室近地天体搜索工作的一部分,亚利桑那大学的卡特琳娜天空调查在2020年3月12日首次观测到了GE。

NEA Scout由位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天飞行中心和喷气推进实验室在NASA高级探索系统部门的领导下开发,是一项科技示范任务,将加强NASA对近地小行星的了解。使用六单元立方体卫星,它将作为强大的太空发射系统(SLS)火箭上的10个次级有效载荷之一,该火箭将不早于2022年3月在佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心发射。然后,NEA Scout将通过连接火箭和猎户座飞船适配器环上的分发器进行部署。

该任务将作为未来可能利用小行星资源的人类和机器人任务的灵活侦察员,并将获得有关这类近地小行星防御的重要信息。

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资料来源:NASA/JPL-Caltech

“尽管从行星防御的角度来看,大型小行星最受关注,但像2020 GE这样的物体更为常见,尽管它们的尺寸较小,但它们可能对我们的星球构成威胁。”卡斯蒂略·罗杰斯说。车里雅宾斯克流星是由一颗直径约65英尺(20米)的小行星引起——它于 2013 年 2 月 15 日在俄罗斯城市上空爆炸,产生的冲击波打破了整个城市的窗户,造成 1,600 多人受伤。那是与2020 GE相同级别的近地小行星。

低质量,高性能

了解更多关于小行星2020 GE的信息只是NEA Scout工作的一部分。它还将展示用于深空相遇的太阳帆技术。当卫星发射后从分配器中释放出来时,航天器将使用不锈钢合金帆桁展开一个太阳帆,该太阳帆将从小包裹扩展到925 平方英尺(86 平方米),大约一个壁球场大小。

这种轻巧的镜面帆由比头发薄的塑料涂层铝制成,通过反射太阳光子(太阳辐射的量子粒子)来产生推力。风帆将提供NEA Scout的大部分推进力,但推进剂供应有限的小型冷气推进器也将辅助机动和定向。

“这个项目的起源是一个问题:我们真的能用一个微型航天器执行深空任务并以低成本生产有用的科学吗?”马歇尔航天中心的首席技术调查员莱斯·约翰逊说。“这是一个巨大的挑战。对于小行星表征任务,立方体卫星上根本没有足够的空间容纳大型推进系统和它们所需的燃料。”

太阳光是一种恒力,所以一个装有大型太阳帆的小型航天器最终可以以每秒数英里的速度飞行。约翰逊表示,太阳帆是一种用于低质量、低体积航天器的高性能推进系统。NEA Scout将通过倾斜和倾斜帆来改变阳光的角度,改变推力和行驶方向,类似于船只利用风航行的方式。

阳光是一种恒定的力量,因此配备大型太阳帆的微型航天器最终可以每秒行进数英里。约翰逊表示,太阳帆是一种用于低质量和小体积航天器的高性能推进系统。 NEA Scout将通过翻转和倾斜帆来改变阳光的角度,改变推力和行进方向,就像船利用风航行一样。

2023年9月,小行星2020 GE将与地球近距离接触,在月球的引力帮助下,NEA Scout将获得足够的速度以迎头赶上。在航天器接近小行星一英里以内之前,任务导航员将微调NEA Scout的轨道。

“NEA Scout可能会以低于每秒100英尺(30米)的相对速度完成小行星有史以来最慢的飞越。”卡斯蒂略·罗杰斯说。 “这将给我们几个小时来收集宝贵的科学信息,让我们能够近距离观察这类小行星的样子。”

NEA Scout 为未来的太阳帆奠定了基础:NASA先进的复合太阳帆系统将展示新颖的、轻型的帆桁,在2022年发射后从立方体卫星上部署太阳帆。之后,占地 18,000 平方英尺(近 1,700 平方米)的太阳帆技术演示项目 Solar Cruiser 将在 2025 年利用阳光向太阳移动,使未来的任务能够更好地监测太空天气。

有关NEA Scout任务的更多信息,请访问:

https://www.nasa.gov/content/nea-scout

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