Planeringen för mänsklighetens första uppdrag till ett binärt asteroidsystem har gått in i nästa tekniska fas. ESA:s föreslagna Hera-uppdrag skulle också vara Europas bidrag till ett ambitiöst planetariskt försvarsexperiment.

Uppkallad efter den grekiska äktenskapets gudinna, Hera skulle flyga till Didymos-paret av jordnära asteroider:den 780 m i diameter bergsstora huvudkroppen kretsar runt av en 160 m måne, informellt kallad "Didymoon", ungefär lika stor som den stora pyramiden i Giza.

"Ett sådant binärt asteroidsystem är den perfekta testbädden för ett planetariskt försvarsexperiment men är också en helt ny miljö för asteroidundersökningar. Även om binärer utgör 15 % av alla kända asteroider, de har aldrig utforskats förut, och vi förväntar oss många överraskningar, " förklarar Heras manager Ian Carnelli.

"Den extremt låga gravitationsmiljön innebär också nya utmaningar för väglednings- och navigationssystemen. Lyckligtvis kan vi lita på den unika erfarenheten hos ESA:s Rosetta-operationsteam som är en otrolig tillgång för Hera-uppdraget."

Den mindre Didymoon är Heras huvudfokus:rymdfarkosten skulle utföra högupplöst visuell, laser- och radiovetenskaplig kartläggning av månen, som kommer att vara den minsta asteroiden hittills, att bygga detaljerade kartor över dess yta och inre struktur.

När Hera når Didymos, år 2026, Didymoon kommer att ha uppnått historisk betydelse:det första objektet i solsystemet som fick sin omloppsbana förskjuten av mänsklig ansträngning på ett mätbart sätt.

Ett NASA-uppdrag kallat Double Asteroid Redirection Test, eller DART, kommer att kollidera med den i oktober 2022. Nedslaget kommer att leda till en förändring av varaktigheten av Didymoons bana runt huvudkroppen. Markobservatorier runt om i världen kommer att se kollisionen, men från ett minsta avstånd på 11 miljoner km bort.

"Viktig information kommer att saknas efter DART-effekten - det är där Hera kommer in, " tillägger Ian. "Heras närbildsundersökning kommer att ge oss massan av Didymoon, formen på kratern, såväl som fysiska och dynamiska egenskaper hos Didymoon.

"Denna nyckeldata som samlats in av Hera kommer att förvandla ett storslaget men engångsexperiment till en välförstådd planetarisk försvarsteknik:en som i princip skulle kunna upprepas om vi någonsin behöver stoppa en inkommande asteroid."

Den traditionella metoden för att uppskatta massan av en planetkropp är att mäta dess gravitationskraft på en rymdfarkost. Det är inte genomförbart inom Didymos-systemet:Didymoons gravitationsfält skulle översvämmas av dess större partner.

Istället, Hera-bilder kommer att användas för att spåra viktiga landmärken på ytan på den större kroppen, 'Didymain', såsom stenblock eller kratrar. Genom att mäta "wobble" orsakar Didymoon sin förälder, i förhållande till den gemensamma tyngdpunkten för det övergripande tvåkroppssystemet, dess massa kunde bestämmas med en noggrannhet över 90 %.

Hera kommer också att mäta kratern efter DART till en upplösning på 10 cm, åstadkoms genom en rad vågade förbiflygningar, ger insikt i asteroidens ytegenskaper och inre sammansättning.

"Hera drar nytta av mer än fem års arbete som lagts ner på ESA:s tidigare Asteroid Impact Mission, " kommenterar Ian. "Dess huvudsakliga instrument är en kopia av en asteroidbildare som redan flyger i rymden – Framing Camera som används av NASA:s Dawn-uppdrag när den undersöker Ceres, som tillhandahålls av German Aerospace Center, DLR.

"Den skulle också bära en "laserradar"-lidar för ytavstånd, samt en hyperspektral avbildare för att karakterisera ytegenskaper. Dessutom, Hera kommer att distribuera Europas första djuprymd CubeSats för att samla in ytterligare vetenskap samt testa avancerade intersatellitlänkar för flera rymdfarkoster."

NASA:s DART-uppdrag har under tiden klarat sin preliminära designgranskning och är på väg att gå in i sin "Fas C"-detaljerade designstadium.