En flotta med små rymdfarkoster kan besöka över 300 asteroider på drygt tre år, enligt en missionsstudie som leds av finska meteorologiska institutet. Asteroid Touring Nanosat Fleet-konceptet omfattar 50 rymdfarkoster som drivs av innovativa elektriska vindseglar (E-segel) och utrustade med instrument för att ta bilder och samla spektroskopiska data om asteroidernas sammansättning. Varje nanosat skulle besöka sex eller sju asteroider innan de återvände till jorden för att leverera data. Konceptet kommer att presenteras av Dr Pekka Janhunen vid European Planetary Science Congress (EPSC) 2017 i Riga tisdagen den 19 september.

"Asteroider är väldigt olika och hittills, vi har bara sett ett litet antal på nära håll. För att förstå dem bättre, vi måste studera ett stort antal in situ. Det enda sättet att göra detta överkomligt är att använda små rymdfarkoster, säger Janhunen.

I uppdragsscenariot, nanosaterna flyger förbi sina mål -asteroider inom en räckvidd på cirka 1000 kilometer. Varje nanosat bär ett 4 centimeter teleskop som kan avbilda ytan på asteroider med en upplösning på 100 meter eller bättre. En infraröd spektrometer analyserar spektrala signaturer i ljus som reflekteras eller avges av asteroiden för att bestämma dess mineralogi. Instrumenten kan riktas mot målet med hjälp av två interna reaktionshjul inuti nanosatserna.

"Nanosaterna kunde samla mycket information om asteroiderna de möter under sin turné, inklusive den totala storleken och formen, om det finns kratrar på ytan eller damm, om det finns några månar, och om asteroiderna är primitiva kroppar eller en spillrörshög. De skulle också samla in data om den kemiska sammansättningen av ytdrag, till exempel om vattens spektrala signatur är närvarande, säger Janhunen.

E-segel använder solvinden-en ström av elektriskt laddade partiklar som släpps ut från solen-för att generera effektiv framdrivning utan behov av drivmedel. Kraft genereras genom långsam rotation av en fästning, fäst i ena änden till en rymdfarkost som bär en elektronemitter och en högspänningskälla och i den andra på en liten fjärrenhet. Den snurrande tetheren slutför en rotation på cirka 50 minuter, spåra ut en bred, grund kon runt ett masscentrum nära huvudfartyget. Genom att ändra dess orientering i förhållande till solvinden, nanosat kan ändra dragkraft och riktning.

Kraften som genereras av e-segel är liten; en 5 kilogram rymdfarkost med en 20 kilometer lång fästning skulle ge en acceleration på 1 millimeter per sekund på jordens avstånd från solen. Dock, beräkningar visar att ovanpå det första lyftet från lanseringen, detta räcker för att rymdfarkosten ska genomföra en rundtur genom asteroidbältet och tillbaka till jorden på 3,2 år. Nanosatelliter har inte kapacitet för en stor antenn, så begreppet innehåller en sista flyby av jorden för att ladda ner data. Det övergripande uppdraget skulle kosta cirka 60 miljoner euro, inklusive lansering, ger en kostnad på cirka 200, 000 euro för varje besökt asteroid.

"Kostnaden för en konventionell, state-of-the-art uppdrag att besöka detta antal asteroider kan stöta på miljarder. Denna uppdragsarkitektur, med hjälp av en flotta av nanosater och innovativ framdrivning, skulle minska kostnaden till bara några hundratusen euro per asteroid. Ändå skulle värdet av den samlade vetenskapen vara enormt, säger Janhunen.