Hajabusa er på vei for å hente asteroideprøver

Av Erik Tronstad

M-5-bæreraketten med Hajabusa på vei opp fra Kagoshiam-romsenteret, med kurs for verdensrommet. (ISAS)

For første gang er det skutt opp et romfartøy som skal hente inn overflateprøver fra en asteroide, og returnere dem til Jorden. Oppskytingen foregikk fra Kagoshima-romsenteret på Kyushu, den sydligste av de fire store hovedøyene i Japan. En M-5-bærerakett ble skutt opp derfra fredag 9. mai 2003 klokken 06.29 norsk sommertid. Nyttelast var det ubemannede romfartøyet, Hajabusa, også kalt Muses-C (for Mu Space Engineering Spacecraft). Det skal hente prøver fra den lille asteroiden 1998 SF36.

Om et års tid, i mai-juni 2004, kommer Hajabusa til å passere nær Jorden. Romfartøyet vil da få et «dytt» av Jordens gravitasjonsfelt. Gravitasjonsdyttet vil føre Hajabusa inn i en bane mot 1998 SF36. I juni 2005 vil Hajabusa være fremme ved denne asteroiden. 1998 SF36 er en såkalt nær-Jorden-asteroide. Det innebærer at deler av dens bane ligger nær jordbanen.

Diagrammet til venstre viser banen for Hajabusa til 1998 SF36, diagrammet til høyre viser banen fra. Jordens bane er markert med grønt, Hajabusas med rødt og 1998 SF36s med blått. Ved 1) Hajabusa opp, ved 2) passerer Hajabusa Jorden i mai eller juni 2004 og ved 3) kommer Hajabusa frem til 1998 SF36 i juni 2005. Ved 4) drar Hajabusa fra 1998 SF36 vinteren 2005/2006 og ved 5) ankommer Hajabusa og sender returkapselen med asteroideprøvene ned til Jorden. (ISAS/Erik Tronstad)

Til å begynne med skal Hajabusa inn i bane omtrent 10-20 km fra 1998 SF36. Sistnevnte er forholdsvis liten, med en utstrekning på om lag 300 m x 700 m. Fra den avstanden vil 1998 SF36 bli observert i noen måneder av instrumentene i Hajabusa.

Hajabusa i bane rundt 1998 SF36, med Jorden nede til venstre. (ISAS)

Romfartøyet vil så gjøre tre «stup» ned mot 1998 SF36. Ferden innover mot asteroideoverflaten styres av datamaskinen om bord. Den får inn navigasjonsdata fra et kamera, en laser og ytterligere en sensor.

Omtrent 100 m fra overflaten sender romfartøyet ut en målmarkør ned mot asteroiden. Målmarkøren er omtrent 10 cm i diameter. Den gir en sterk refleks av det blinkende lyset fra en lampe i romfartøyet. Kameraet og laseravstandsmåleren brukes for kontinuerlig å måle avstanden til overflaten. Like før Hajabusa kommer i kontakt med asteroideoverflaten, stoppes ionemotoren og romfartøyet faller fritt innover.

Foran på romfartøyet sitter en liten trakt. Ut gjennom den skytes et prosjektil på flere gram med en hastighet på 300 m/s (vel 1000 km/h) ned i overflaten. Når prosjektilet treffer overflaten, vil fragmenter fra den sprute opp. Noen av fragmentene fanges inn med en liten trakt på Hajabusa. Fragmentene ledes ned gjennom trakten og til en beholder om bord.

Tegningene viser hvordan man tenker seg innsamlingen av materiale fra asteroideoverflaten. Til venstre skytes en kule ned mot overflaten, med en hastighet på vel 1000 km/h. Fragmenter fra overflaten slås løs. Noen av dem fanges opp av trakten og føres til en beholder om bord i Hajabusa. (ISAS)

Romfartøyet vil være i kontakt med asteroiden i bare omtrent ett sekund, før det begir seg bort fra den igjen.

En sprut av fragmenter slynges opp fra asteroideoverflaten og mot innsamlingstrakten på Hajabusa. (ISAS)

Med seg har Hajabusa også en liten japanskbygd robot, Minerva. Den skal plasseres på asteroideoverflaten og hoppe rundt der. Ifølge de opprinnelige planene skulle Hajabusa hatt med et omtrent 1 kg tungt amerikanskbygd kjøretøy, for utsetting på overflaten av 1998 SF36. Kostnadsoverskridelser gjorde at NASA måtte oppgi planene om å bygge et slikt kjøretøy.

Etter et omtrent fem måneder langt opphold ved 1998 SF36, vil Hajabusa vinteren 2005/2006 starte turen tilbake til Jorden. Sommeren 2007 skal romfartøyet være tilbake ved Jorden. Beholderen med asteroideprøvene skal da ligge i en til­bake­vendings­kap­sel, som vil bli sendt ned i jordatmosfæren. Et varmeskjold gjør at kapselen forhåpentligvis lander trygt ved Woomera-basen i Australia, en gang i juni 2007.

Når Hajabusa passerer nær Jorden i juni 2007, vil en liten instrumentkapsel bli koblet fra moderromfartøyet. Kapselen sendes ned i jordatmosfæren, der et varmeskjold vil beskytte asteroideprøvene under den mest intense oppvarmingen under tilbakevendingen. Så vil en fallskjerm foldes ut, som reduserer landingshastigheten ytterligere. (ISAS)

Hajabusa er utstyrt med en avansert ionemotor, som vil være i drift hele tiden ut til 1998 SF36 og tilbake til Jorden igjen. Det som er karakteristisk for en ionemotor er at den har svært liten skyvekraft, men kan være i drift i tusenvis av timer. Fordi eksosgassene fra den har langt større utgangshastighet enn fra en kjemisk motor, kan en ionemotor over tid gi betydelig større hastighetsendringer for et romfartøy enn hva en kjemisk motor kan. USA utprøvde i perioden 1998-2001 denne teknologien med stor suksess på romfartøyet Deep Space 1 (se Slutt for Deep Space 1 (eRomfart 2001-177)).

Ionemotoren i Hajabusa bruker xenon som drivstoff. Mikrobølger river løs elektroner fra xenonatomene, slik at gassen blir elektrisk ladet, den blir ionisert, også kalt et plasma. De tunge, posistive ionene akselereres i et kraftig elektrisk felt og styres med høye hastigheter ut av romfartøyet. Dermed skapes en skyvekraft i motsatt retning. De løsrevne elektronene sendes ut en annen åpning.

Hajabusa/Muses-C har vært gjennom mange problemer og utsettelser. Oppskytingen av Hajabusa var den første oppskytingen med en M-5-bærerakett på over tre år. Under forrige oppskyting oppstod en teknisk feil, slik at røntgensatellitten Astro-E gikk tapt. (Se Mislykket japansk oppskyting av røntgensatellitt (Kortnytt 2000-027), Røntgensatellitten Astro-E anses som tapt (Kortnytt 2000-028) og Ny oppskytingsdato og asteroidemål for Muses-C (Kortnytt 2000-128).)

Det blålige lyset kommer fra en ionemotor i et japansk laboratorium. En ionemotor tilsvarende den Hajabusa har, har vært i drift i over 18 000 timer i et vakuumkammer på bakken. (ISAS)

USAs Galileo var det første romfartøyet som passerte nær en asteroide og tok bilder av dem. Asteroiden Gaspra ble passert i 1600 km avstand 29. oktober 1991. (Se artikkelen Her er Gaspra i Nytt om Romfart nummer 80, 1991, side 99.) Samme lands NEAR Shoemaker ble 14. februar 2000 det første romfartøyet som gikk inn i bane rundt en asteroide, nærmere bestemt asteroiden Eros (se NEAR - første romfartøy i bane rundt en asteroide (Kortnytt 2000-033)). NEAR Shoemaker ble også det første romfartøy som landet på en asteroide, da det landet på Eros 12. februar 2001 (se NEAR Shoemaker gjennomførte første landing på en asteroide (eRomfart 2001-031)).