NEAR - Near Earth Asteroid Rendezvous

Av Ragnar Thorbjørnsen

Asteroider som passerer nær Jorden, det betyr i praksis asteroider hvis bane krysser eller nesten krysser Jordens bane, har lenge vært sett på som interessante mål for en romsonde. I 1986 ble det av en studiegruppe innen NASA foreslått at etterfølgeren til Mars Observer burde være en romsonde som sendes inn i bane rundt en slik asteroide.

Noen år senere, etter at Discovery-konseptet begynte å ta form, innså man at asteroideferden var som skapt for dette konseptet. Den opprinnelige planen som ble lagt, innebar en oppskyting i januar 1998, med asteroiden 4660 Nereus som mål. Denne asteroiden ble oppdaget i 1982, og har en diameter på omtrent 1000 meter. Størrelsen ble av mange ansett for så liten, at det vitenskapelige utbyttet ville bli svært begrenset, og man begynte å se etter en større asteroide.

Man fant da fram til 433 Eros, som har en diameter på ca 40 km. Imidlertid har Eros en bane med relativt høy inklinasjon, hvilket betyr at det ville koste mye drivstoff, og dermed kreve en kraftigere rakett enn den Discovery-konseptet tar sikte på å benytte - Delta 2.

Heldigvis fant man i september 1992 en løsning, som innebærer at man sender sonden en ekstra gang rundt Solen, for så å benytte Jordens gravitasjon til å styre den mot Eros. Denne ferdplanen innebærer oppskyting den 16. februar 1996, passering av Jorden den 22. januar 1998 og ankomst til Eros i januar 1999.

I løpet av en fire ukers periode vil sonden ved hjelp av diverse manøvrer gå inn i et kretsløp rundt Eros, og første nærpassering av asteroiden vil finne sted den 6. februar 1999, i en avstand av 500 km.

Det vitenskapelige utbyttet

På vei inn mot Eros vil sondens kamera bli brukt til å lete etter måner og løsmateriale i rommet rundt asteroiden. Steinklumper med diameter ned til fem meter vil kunne bli oppdaget i denne fasen. Til sammenligning kan nevnes at månen til Ida, Dactyl, som ble oppdaget av Galileo-sonden, har en diameter på 1400 meter.

Under innflyvningen vil det selvsagt også bli tatt bilder av selve asteroiden. Det er viktig å få bestemt asteroidens nøyaktige form, slik at man senere kan la sonden bevege seg nærmere overflaten uten å risikere en kollisjon. Et viktig spørsmål angående små asteroider er om de består av fast materiale tvers gjennom eller om de består av mer løst sammensatt materiale. Gjennom nøyaktige målinger av asteroidens tetthet skal det være enkelt å trekke en konklusjon vedrørende dette spørsmålet. Registrering av et magnetfelt vil også kunne bidra til å avgjøre saken, da man antar at «en haug med stein» neppe vil ha noe magnetfelt.

Målet for NEAR vil dog være mer omfattende enn som så. Når ferden er over, skal hele overflaten være kartlagt med en nøyaktighet på fra tre til fem meter. Vi vil kjenne mengden av de viktigste kjemiske elementer, slik at asteroidens sammensetning kan sammenlignes med sammensetningen av de viktigste meteoritt typene.

Asteroidens gjennomsnittlige tetthet vil være kjent, og topografien ville være kjent med en nøyaktighet på mellom fem og ti meter.

Bonus underveis

Underveis vil NEAR passere i nærheten av andre asteroider, men ikke så nær at man uten videre kan gjøre nyttige observasjoner. Imidlertid vil man med en mindre banejustering kunne passere asteroiden 253 Mathilde.

Mathilde, som ble oppdaget så tidlig som i 1885, har en diameter på hele 61 km og er en asteroide av type C. Hvis man velger å legge turen om Mathilde - endelig avgjørelse vil først bli tatt en stund etter oppskytingen - vil passeringen finne sted den 27. juni 1997. Passeringsavstand vil da være 1200 km, og kameraet vil være det instrumentet som vil gi mest informasjon om Mathilde. Oppløsningen på fargebildene vil være ca 1000 meter, mens de beste monokromatiske bildene vil vise detaljer med utstrekning ned til mellom 200 og 300 meter.

Romfartøyet

Enkelhet og lave kostnader var hovedmålet under utviklingen av NEAR. Total kostnad for selve utviklingsarbeidet var under 115 millioner dollar. (Ferdene av type Discovery har en maksimal kostnadsramme på 150 millioner dollar). Utviklingsfasen varte i bare 27 måneder. Likevel er NEAR et skikkelig interplanetarisk romfartøy, som kan operere ut til en avstand av 2,2 astronomiske enheter fra Solen og har en beregnet levetid på fire år.

Romfartøyet er treaksestabilisert, og benytter fire svinghjul til stillingskontroll. Fire store solpaneler leverer 350 W når NEAR er lengst fra Solen. Sonden har fire antenner, hvorav den største har en diameter på 1,5 meter. Når data mottas via Deep Space Network, kan overføringshastigheten komme opp i 18 kbit per sekund.

Utforskning av Nereus

Japanerne har som kjent et ambisiøst romfartsprogram. Landet er nå i ferd med å starte utviklingen av en sonde som skal lande på en asteroide, og som mål for denne sonden har de valgt Nereus. Sonden skal ikke bare lande, men også returnere til Jorden med prøver av overflatematerialet. Romsonden, som har fått navnet Muses-C, skal skytes opp i 2002 og lande på Nereus året etter. Først i 2006 vil sonden vende tilbake til Jorden.

Nereus er som tidligere nevnt ikke særlig stor, hvilket også betyr at gravitasjonskraften er liten. Sondens landing på Nereus vil derfor mer være å sammenligne med en båt som legger til ved kaia. For å hjelpe japanerne med å utvikle en teknikk for denne manøveren, vurderer NASA å la NEAR forsøke en lignende operasjon på Eros, men selvsagt ikke før alle andre oppgaver for sonden er fullført. NEAR er ikke konstruert for å gjennomføre noe slikt.

Generelt om asteroider

De fleste asteroidene går i baner mellom banene til Mars og Jupiter. Det totale antall asteroider (eller småplaneter) i Solsystemet kan være så høyt som 100 000. De fleste er svært små, og har en uregelmessig form. Den største asteroiden er Ceres, som har en diameter på ca 955 km. Ceres inneholder omtrent 30 % av den samlede massen av alle asteroidene.

Asteroidene har albedoer fra under 0,02 (mørkere enn en tavle) til ca 0,4. Observasjoner av deres farger og spektra viser at det finnes flere ulike typer av dem. Omtrent 75 % (C-typene) er mørke, karbonrike legemer som ligner på karbonrike kondritter (meteoritter som er rike på karbonforbindelser).

Rundt 15 % (S-typene) har en rødlig farge, middels albedoer og ser ut til å inneholde mye jern og magnesiumsilikater. En mindre gruppe (M-typene) ser ut til helt å bestå av en blanding av jern og nikkel. S-typene forekommer primært i den indre delen av asteroidebeltet, mens C-typene dominerer i de ytre delene.

Asteroider klassifiseres altså etter farge og lysrefleksjonsevne (albedo). Eros er en asteroide av type S. Forskere forsøker gjerne å sammenligne en asteroides spektrum med spekteret man observerer fra meteoritter som man finner på Jorden, og dermed kan undersøke i laboratoriet. For eksempel er det slik at noen karbonholdige meteoritter har mineraler som inneholder mye vann, og det kan synes som asteroider av type C er sammensatt av lignende materialer.

Den kanskje viktigste årsak til at man har spesiell interesse av å utforske asteroidene, er at det kan gi oss kunnskap om begivenheter i Solsystemets tidligste faser. En vanlig antakelse er jo at asteroidene er rester etter materiale som egentlig burde ha blitt til en planet mellom banene til Mars og Jupiter.

En fremtidig nytteverdi av kunnskap om asteroidene, av den litt mer fantastiske sorten, er at man tenker seg gruvedrift på asteroider, for å skaffe råstoff som det ikke er lønnsomt eller mulig å utvinne på Jorden. I dag er det ikke godt å si når noe slikt kan bli virkelighet. Et skritt på veien ville være å etablere en observasjonspost på en asteroide. I løpet av ett omløp rundt Solen ville observatørene få en «gratis» tur gjennom asteroidebeltet eller deler av Solsystemet.

Tekst til illustrasjon brukt i artikkelen

Bilde fra Galileos passering av asteroiden Ida. Ida har en størrelse på 56 km x 24 km x 21 km. Bildet er satt sammen av flere enkeltbilder.