Ett amerikanskt tyskt forskargrupp har föreslagit att utveckla en mikroskala, billiga ytlandare för in situ-karakterisering av en asteroid. Det lilla rymdfarkosten, kallad Pico Autonomous Near-Earth Asteroid In Situ Characterizer (PANIC), kan vara ett genombrott för det vetenskapliga samfundet, erbjuder en enkel, billig lösning för asteroidforskning.

Begreppet PANIC-uppdraget föreställer sig en tetraederformad landare med en kantlängd på bara 13,78 tum (35 centimeter) och en total massa på cirka 26,5 lbs. (12 kilo). Rymdfarkostens storlek och struktur gör att den kan vara värd för fyra vetenskapliga instrument. Landaren själv kommer att levereras till en asteroid ombord på en interplanetär sond, och en gång på ytan av en rymdsten, kommer att använda hoppning som en rörelsemekanism i mikrogravitation.

Enligt författarna till tidningen som beskriver konceptet PANIC mission, en av de största fördelarna med projektet skulle vara dess enkelhet och kostnadseffektivitet.

"Vi siktade på ett enkelt och billigt koncept, minska potentiella risker. Jag tror att det är möjligt att bygga en PANIC lander inom en kostnadsbudget på $ 5 till $ 10 miljoner, också med tanke på att landaren endast skulle drivas av icke-laddningsbara primära celler som ger en livstid på 24 till 36 timmar, "Karsten Schindler från Technische Universität Dresden (TUD) i Tyskland och huvudförfattare till tidningen, berättade för Astrowatch.net.

Författarna till studien tror att PANIC skulle vara ett bra alternativ till komplexa och dyra traditionella landare. Det kan vara en verklig milstolpe i asteroidforskningens historia eftersom inget landningsförsök av en dedikerad landare hittills har varit framgångsrikt på en asteroid. NASA:s NEAR Shoemaker-sond landade i slutet av sitt uppdrag 2001 på Asteroiden nära jorden (NEA) Eros och de två touchdownsna i Japans Hayabusa på NEA Itokawa 2005 gav endast mycket begränsad information.

"Båda sonderna rörde ytan, men de hade inte instrument ombord för en in situ -analys. En dedikerad landare skulle vara ett viktigt tillskott till alla framtida asteroidutforskningsuppdrag eftersom det tillåter oss att mäta den "grundsanning" som krävs för att kalibrera fjärranalysdata; ett problem som varje rymdfarkostuppdrag står inför, oavsett vilken himmelkropp den utforskar, antingen på distans från omloppsbana eller under en fly-by, "Sa Schindler.

Forskarna hävdar att det är möjligt att skaffa denna "grundsanning" -data med mycket blygsamma kostnader i rymdfarkostens vikt, kostnad och operationer i mikro-gravitationens miljö i en liten kropp. De noterar att tanken med PANIC lander är att prova ytan på flera platser, något som ett provåtergångsuppdrag sannolikt inte skulle kunna göra.

"All denna information kommer att bidra till vår förståelse av asteroidernas sammansättning och struktur, vilket också är av avgörande betydelse för effekterna av NEA, och eventuella motåtgärder som kan behöva vidtas en dag, "Noterade Schindler.

Fyra instrument föreslogs av författarna som PANIC landers vetenskapliga nyttolast. Enligt forskarna, för att få ut det mesta av hantverket, den ska bära två spektrometrar, en mikroskopisk kamera och en kamera.

Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS) kommer att användas för att direkt bestämma elementära överflöd på landningsplatsen, medan Near-Infrared Spectrometer (NIRS) kommer att användas för att studera mineralogin och optiska egenskaper vid våglängder på 0,8-2,5 µm. Med en rumslig upplösning på 6 µm/pixel, Microscopic Imager (MIC) kommer att undersöka kornstorleksfördelningen och söka efter tecken på fälgar som bildats av nanofas. Stereokamerans (SC) system möjliggör avbildning av den omgivande terrängen i en riktning från landaren med hjälp av dess vidvinklade optik och mäter avståndet och storleken på geologiska ytfunktioner.

"Vi anser att minsta nyttolast bör vara en kombination av en nära-infraröd spektrometer och en mikroskopisk bildkamera. Varför? Spektrala egenskaper påverkas avsevärt av partikelstorlek, yttemperatur, fasvinkel och bestrålning, "Sa Schindler.

Till exempel, NIRS som använder en kalibrerad ljuskälla och en väldefinierad visningsgeometri nära ytan, skulle hjälpa till att tolka fjärrförvärvade spektra.

"För att validera olika tekniker för att modellera spektra, vi behöver en information om den genomsnittliga partikelstorleken som bara kan erhållas från mikroskopiska bilder. Likaså, dessa bilder kan tillåta oss att se förändringar i de optiska egenskaperna som beror på rymdvittring, "Tillade Schindler.

Konceptet PANIC lander inspirerades av Hayabusas MINERVA lander såväl som av CubeSats. MINERVA var en modell att följa för dem, eftersom det byggdes helt från kommersiella, hyllkomponenter till en extremt låg budget. Detta japanska mini-rymdfarkoster visade en livstid på 18 timmar vid Itokawa, trots dess öde att fly asteroidens tyngdkraftsfält.

2008, under NASA:s sommarstudieverkstad, känd som Small Spacecraft Summer Study Project (S4P), idén om PANIC lander utvecklades. Verkstaden, syftar till att utforma uppdrag till nära jordobjekt (NEO), resulterade i konceptet "Didymos Explorer" för binärt möte och PANIC ingick i denna studie, öka intresset för denna billiga små asteroidkarakteristik.

"Efter programmets slut, vi fortsatte med en fördjupad studie av landaren som ett fristående instrument, vars vetenskapliga mål gäller för alla uppdrag till en asteroid, oberoende av det slutliga målvalet. Vi avslutade vår studie i september 2009, och publicerade alla fynd därefter i Acta Astronautica . Vi hade intresserade parter på NASA, DLR (German Aerospace Center), Max Planck Society och JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), alla studerar uppdrag till asteroider nära jorden vid den tiden, och presenterade detta koncept vid olika möten (t.ex. European Planetary Science Congress och Planetary Defense Conference), ta emot flera förfrågningar från olika håll, "Avslöjade Schindler.

Även om PANIC -konceptet för närvarande är i ett tidigt utvecklingsstadium, det kan ses som en färdig fas 0 -studie som enkelt kan omvandlas till grunden för ett förslag om att skaffa finansiering och bygga hårdvara för en framtida flygmöjlighet. I synnerhet, ett liknande koncept, MASCOT -landaren, studerades självständigt och har så småningom förverkligats för Hayabusa 2 -uppdraget som lanserades i december 2014. Det bevisar att en sådan idé kan implementeras relativt snabbt.