máy đo trọng lượng CỎ
Máy đo trọng lực GRASS sẽ được hạ cánh trên bề mặt của tiểu hành tinh Dimorphos trên tàu Juventas CubeSat – bản thân nó sẽ được triển khai từ sứ mệnh Hera của ESA để bảo vệ hành tinh – và được thiết kế để đo mức trọng lực dự kiến thấp hơn một phần triệu của Trái đất.
Máy đo trọng lực dành cho các Vật thể nhỏ trong Hệ Mặt trời, GRASS, đã được phát triển bởi Đài thiên văn Hoàng gia Bỉ (ROB) với Tây Ban Nha EMXYS công ty.
Radar của Juventus CubeSat
Để chứng minh rằng nó đã sẵn sàng để tích hợp với Juventas CubeSat của Hera, GRASS đã phải chịu nhiệt độ và chân không giống như không gian trong một buồng chân không nhiệt, sau đó trải qua rung lắc liên tục để bắt chước bạo lực của một vụ phóng tên lửa.
Jose Carrasco, người giám sát các thiết bị tại EMXYS, giải thích: “Nó có thể nhỏ nhưng GRASS chứa đầy các bộ phận cơ khí và điện tử phức tạp. “Chúng tôi rất hài lòng với độ bền của nó trong chiến dịch thử nghiệm. Bây giờ, chúng tôi sẽ tiến hành kiểm tra tính toàn vẹn đầy đủ để đảm bảo rằng nó không bị hư hại trong quá trình thử nghiệm, sau đó nó sẽ được chuyển cho bộ phận kiểm tra. GomSpace công ty ở Luxembourg để hội nhập trên Juventuss.”
Hình ảnh LICIACube của vật thể văng ra từ tiểu hành tinh
Dụng cụ hình chữ L, có kích thước bằng hai chiếc điện thoại thông minh dính vào nhau, được thiết kế để đo các mức trọng lực cực nhỏ vì tiểu hành tinh Dimorphos mà nó sẽ chạm vào là thiên thể hành tinh nhỏ nhất từng được tàu vũ trụ ghé thăm. Với đường kính khoảng 160 m, nó có cùng kích thước với Đại kim tự tháp Giza của Ai Cập.
Dimorphos trở nên nổi tiếng vào năm ngoái khi nó bị tàu vũ trụ DART của NASA tác động, phóng ra những chùm mảnh vụn cách xa hàng nghìn km trong không gian và làm dịch chuyển quỹ đạo của nó xung quanh tiểu hành tinh Didymos lớn hơn một cách có thể đo lường được.
Hera, CubeSats của cô ấy và điểm đến mục tiêu đầy đá của họ
“Sứ mệnh Hera của ESA là sự đóng góp của châu Âu cho một thí nghiệm quốc tế về phòng thủ hành tinh,” kỹ sư hệ thống Hera Hannah Goldberg giải thích. “Sau tác động của DART, Hera sẽ thu thập dữ liệu cận cảnh về tiểu hành tinh Dimorphos để biến thí nghiệm tác động động học này thành một phương pháp bảo vệ hành tinh được hiểu rõ và về nguyên tắc có thể lặp lại. Các phép đo trọng lực bề mặt của GRASS sẽ giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu khối lượng chính xác của tiểu hành tinh, cùng với các thí nghiệm khoa học vô tuyến được thực hiện bởi tàu vũ trụ Hera chính.”
Thiết kế trọng lượng kế GRASS bao gồm hai bộ lưỡi mỏng được neo trong giá đỡ, cả hai đều quay liên tục. Chuyển động nhỏ nhất của mỗi lưỡi dao làm thay đổi điện áp tổng thể của chính lưỡi dao và các bức tường xung quanh của nó. Kỹ thuật đo dựa trên điện dung này mang lại cho trọng lượng kế độ nhạy tương đương với một micrômét đơn lẻ – hoặc một phần nghìn milimét.
Máy đo trọng lượng GRASS trên máy lắc
Özgür Karatekin của ROB cho biết thêm: “Rõ ràng là hiệu suất trong thế giới thực của trọng lực kế không thể được chứng minh trực tiếp tại đây trên Trái đất, nhưng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của chúng tôi cùng với các mô phỏng số cho thấy chúng tôi đã đạt được độ nhạy đủ cao để phát hiện lực hấp dẫn thấp như vậy.”
Nhóm GRASS cũng phải thiết kế một thiết bị đủ nhỏ để vừa với Juventas CubeSat, bản thân nó chỉ có kích thước bằng hộp đựng giày, cùng với thiết bị radar chính của Juventus. Trong trường hợp thiết kế cuối cùng của họ chỉ có khối lượng 330 gram và chỉ cần nửa watt điện.
Máy đo trọng lượng GRASS đã sẵn sàng cho buồng chân không
Jose Carrasco lưu ý: “Đài thiên văn Hoàng gia Bỉ đã đóng góp thiết kế cơ học, bao gồm hai cánh quạt, giá đỡ và động cơ quay, trong khi EMXYS phải lắp ráp các thiết bị điện tử đủ nhỏ gọn để vận hành thiết bị, bao gồm cả việc sử dụng nhiều bộ phận thương mại có sẵn.”
GRASS sẽ được bật khi Juventus dần dần rơi xuống bề mặt Dimorphos sau khi kết thúc chiến dịch chụp ảnh radar dưới bề mặt. Máy đo trọng lực sẽ ghi lại tác động lên tiểu hành tinh, bất kỳ lần nảy nào sau đó và sau đó là bất kỳ sự thay đổi nào của lực hấp dẫn bề mặt theo thời gian, do ảnh hưởng của tiểu hành tinh Didymos mẹ của nó.
Juventuss CubeSat chuẩn bị hạ cánh trên tiểu hành tinh
Özgür Karatekin giải thích: “Chúng tôi phải giả định rằng Juventus có thể hạ cánh ở bất kỳ góc độ nào trên Dimorphos, do đó có khả năng các mảng năng lượng mặt trời của nó sẽ bị chặn không thể tạo ra thêm bất kỳ năng lượng nào. Thay vào đó, GRASS sẽ chạy bằng pin bên trong của Juventus trong tối đa 20 giờ.
“Ngoài ra, vì hai trọng lượng kế của thiết bị được đặt vuông góc với nhau và tiếp tục quay, nên thiết bị có thể tạo vectơ trọng lực 3D và theo dõi các biến thể của nó từ bất kỳ vị trí hạ cánh nào.”
GRASS trong buồng chân không nhiệt
Sau khi được tích hợp trong Juventuss, GRASS sau đó sẽ được thử nghiệm như một phần của vệ tinh nano tổng thể.
Có trụ sở tại trung tâm kỹ thuật ESTEC của ESA ở Hà Lan, Phòng thí nghiệm hệ thống cơ khí được trang bị để thử nghiệm môi trường của các thiết bị, hệ thống phụ hoặc toàn bộ tàu vũ trụ nhỏ. Đây là một trong số khoảng 35 phòng thí nghiệm ESTEC, được giao nhiệm vụ điều tra mọi khía cạnh của môi trường không gian.
Nhiệm vụ The Incredible Adventures of the Hera – Trình bày Hera