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欧空局“Hera”任务介绍:微型雷达将探测小行星的心脏
发布日期:2023-09-01 12:52:27  稿源:cnBeta.COM

欧空局的 Juventas 立方体卫星将容纳最小的空间雷达 JuRa,用于赫拉(Hera)任务,旨在对小行星 Dimorphos 内部进行成像。该雷达由 IPAG 和 EmTroniX 开发,借鉴了欧空局之前的"罗塞塔"任务的技术。

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赫拉 "将于2024年发射,它将前往迪迪莫斯(Didymos)一对近地小行星,以测试行星防御、了解更多有关小行星的信息并展示新技术。赫拉号将携带两颗立方体卫星,与小行星近距离接触。这幅艺术家印象图显示了 Juventas 立方体卫星执行其主要任务之一--利用无线电波研究较小的小行星 Dimorphos 的内部结构。图片来源:欧空局/科学办公室

在太空中飞行的最小雷达已交付欧空局,将集成在微型 Juventas 立方体卫星上,这是欧空局赫拉行星防御任务的一部分。该雷达将首次对小行星进行雷达成像,深入探测Dimorphos表面下的情况。Dimorphos是一个大金字塔大小的天体,其轨道去年因美国宇航局DART航天器的撞击而发生偏移。

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这个 10 厘米的盒子将创造历史,成为在太空中飞行的最小雷达仪器,也是第一个探测小行星内部的雷达。2022年9月26日晚,Dimorphos小行星与美国国家航空航天局的DART任务相撞,导致其轨道偏离,并向太空发射了一个10000千米的巨大羽流。图片来源:JuRA 团队/UGA

仪器的主要研究者、法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学格勒诺布尔行星与天体物理研究所(IPAG)的阿兰-赫瑞克(Alain Hérique)评论说:"这次交付标志着一个明确的里程碑。最近几周,我们一直在努力工作,以完成雷达的移交工作。但这远不是我们工作的终点。IPAG 和我们的项目合作伙伴将跟踪集成过程,特别是与立方体卫星其他部分的连接,以优化成品仪器的性能,并校准其性能,以确保我们在太空中能够最好地解释我们的科学数据。展望未来,我们还将制定我们的操作程序,尝试我们将如何实际操作仪器,包括硬件在环测试,我们将通过赫拉及其在地面上的立方体卫星来指挥雷达。"

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赫拉、它的立方体卫星和它们的岩石目标目的地。图片来源:欧空局/科学办公室

仪器的功能与合作

Juventas立方体卫星上的紧凑型雷达将首次对小行星内部进行雷达探测。Juventas将在直径780米的Didymos小行星的直径160米的Dimorphos小月体内窥探100米深处。

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2021年11月,在欧空局赫兹试验室测试Juventas立方体卫星雷达系统。作为欧空局前往迪迪莫斯(Didymos)小行星系统的赫拉(Hera)任务的一部分,这颗由 6 个单元组成的立方体卫星将部署四根 1.5 米长的天线。这比航天器本体要长得多,因此雷达测试采用了 Juventas 的结构模型,以帮助研究它可能对天线信号产生的影响。测试小组正在使用赫兹测量天线周围的整个球形辐射模式以及总辐射功率。图片来源:ESA-P. de Maagt

立方体卫星(CubeSats)是由标准化的 10 厘米盒子组成的微型卫星。Juventas是一颗"6单元"立方体卫星,尺寸为10x20x30厘米,而Juventas雷达仪器(简称JuRa)的尺寸为9.5x9.5x9.5厘米宽,可以装在单个立方体卫星单元内,同时还有四根1.5米长的雷达天线--这些天线将像金属卷尺一样展开,由波兰的Astronika公司制造。

JuRa 的雷达电子设备由卢森堡的 EmTroniX 公司负责,该公司最初开发汽车电子设备,后来扩展到为"新太空"任务设计和生产有效载荷和航空电子设备。

Hera 公司的 JuRA 微型雷达正在卢森堡 EmTroniX 公司进行封装。JuRA将搭载在欧空局Hera小行星任务的Juventas立方体卫星上。图片来源:EmTroniX

EmTroniX 公司联合创始人兼首席执行官塞德里克-洛朗(Cedric Lorant)表示:"向客户交付产品的感觉很好,但当一切都完全集成和测试完毕后,感觉会更好。一旦JuRa与Juventas立方体卫星的其他部分集成在一起,并且我们进行了剩余的调整,比如将其重新刷新到最新的固件,那么我们将评估该仪器在其工作环境中的表现。"

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罗塞塔号"菲莱"着陆器上的CIVA相机拍摄了一张67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的"自拍照"。这张照片拍摄于2014年9月7日,距离彗星约50千米,拍摄了罗塞塔飞船的侧面和罗塞塔14米长的太阳翼之一,背景是67P/C-G。两张曝光时间不同的图像被合并在一起,以呈现出这种高对比度情况下的微弱细节。图片来源:ESA/Rosetta/Philae/CIVA

遗产和期望

JuRa计划在两个月的工作寿命中至少运行45个小时,它采用了一些最新的电子元件,但在交付给欧空局之前,它们必须经过艰苦的辐射测试,因为地球轨道以外的空间充满了带电粒子,会降低电子元件的性能。

这架无人机将一个 Juventas 立方体卫星模型拖到高空,对设计用于对小行星内部进行首次雷达探测的天线进行实际测试。图片来源:德累斯顿工业大学

JuRa 雷达的设计是 IPAG 与德累斯顿工业大学射频和光子工程教席合作开发的,它源自欧空局 Rosetta 任务中的前一个太空雷达,该任务探测了 67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星的深处。

IPAG 还为其他太空任务开发过雷达系统,包括美国国家航空航天局的火星勘测轨道器和欧空局的 Juice。

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