Un equipo de investigadores estadounidense-alemán ha propuesto desarrollar una microescala, módulo de aterrizaje de superficie de bajo costo para la caracterización in situ de un asteroide. La pequeña nave espacial llamado el caracterizador autónomo in situ de asteroides cercanos a la Tierra (PANIC), podría ser un gran avance para la comunidad científica, ofreciendo un simple, solución barata para la investigación de asteroides.

El concepto de la misión PANIC prevé un módulo de aterrizaje en forma de tetraedro con una longitud de borde de solo 13,78 pulgadas (35 centímetros) y una masa total de unas 26,5 libras. (12 kilogramos). El tamaño y la estructura de la nave espacial le permitirán albergar cuatro instrumentos científicos. El módulo de aterrizaje en sí será enviado a un asteroide a bordo de una sonda interplanetaria, y una vez en la superficie de una roca espacial, utilizará el salto como mecanismo de locomoción en microgravedad.

Según los autores del artículo que describe el concepto de misión de PANIC, una de las mayores ventajas del proyecto sería su sencillez y rentabilidad.

"Apuntamos a un concepto simple y de bajo costo, mitigar los riesgos potenciales. Creo que es posible construir un módulo de aterrizaje PANIC con un presupuesto de costos de $ 5 a $ 10 millones, también dado que el módulo de aterrizaje estaría alimentado únicamente por celdas primarias no recargables que proporcionarían una vida útil de 24 a 36 horas, "Karsten Schindler de la Technische Universität Dresden (TUD) en Alemania y autora principal del artículo, dijo a Astrowatch.net.

Los autores del estudio creen que PANIC sería una gran alternativa a los módulos de aterrizaje tradicionales complejos y costosos. Podría ser un verdadero hito en la historia de la investigación de asteroides, ya que hasta ahora ningún intento de aterrizaje de un módulo de aterrizaje dedicado ha tenido éxito en un asteroide. El aterrizaje de la sonda NEAR Shoemaker de la NASA al final de su misión en 2001 en el asteroide cercano a la Tierra (NEA) Eros y los dos aterrizajes de Hayabusa de Japón en la NEA Itokawa en 2005 proporcionaron solo información muy limitada.

"Ambas sondas tocaron la superficie, pero no tenían instrumentos a bordo para un análisis in situ. Un módulo de aterrizaje dedicado sería una adición importante a cualquier misión futura de exploración de asteroides, ya que nos permite medir la "verdad terrestre" que se requiere para calibrar los datos de teledetección; un problema al que se enfrenta cada misión de la nave espacial, no importa qué cuerpo celeste explore, ya sea de forma remota desde la órbita o durante un sobrevuelo, ", Dijo Schindler.

Los investigadores argumentan que es factible adquirir estos datos de "verdad terrestre" con gastos muy modestos en peso de naves espaciales. costo y operaciones en el entorno de microgravedad de un cuerpo pequeño. Señalan que la idea del módulo de aterrizaje PANIC es tomar muestras de la superficie en múltiples ubicaciones, algo que una misión de retorno de muestra probablemente no podría hacer.

"Toda esta información contribuirá a nuestra comprensión de la composición y estructura de los asteroides, que también es vital en términos del peligro de impacto de los NEA, y cualquier contramedida potencial que deba tomarse algún día, ", Señaló Schindler.

Los autores propusieron cuatro instrumentos como la carga útil científica del módulo de aterrizaje PANIC. Según los investigadores, para aprovechar al máximo la nave, debe llevar dos espectrómetros, un generador de imágenes microscópico y una cámara.

El espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS) se utilizará para determinar directamente las abundancias elementales en el lugar de aterrizaje, mientras que el espectrómetro de infrarrojo cercano (NIRS) se utilizará para estudiar la mineralogía y las propiedades ópticas en longitudes de onda de 0,8 a 2,5 µm. Con una resolución espacial de 6 µm / píxel, El Microscopic Imager (MIC) investigará la distribución del tamaño de grano y buscará evidencia de llantas formadas por nanofase. El sistema de cámara estéreo (SC) permitirá obtener imágenes del terreno circundante en una dirección desde el módulo de aterrizaje utilizando su óptica de gran angular y medir la distancia y el tamaño de las características de la superficie geológica.

"Creemos que la carga útil mínima debería ser una combinación de un espectrómetro de infrarrojo cercano y un generador de imágenes microscópicas. ¿Por qué? Las propiedades espectrales están significativamente influenciadas por el tamaño de las partículas, temperatura de la superficie, ángulo de fase e irradiación, ", Dijo Schindler.

Por ejemplo, NIRS utilizando una fuente de luz calibrada y una geometría de visualización bien definida cerca de la superficie, ayudaría a interpretar los espectros adquiridos de forma remota.

"Validar diversas técnicas para modelar espectros, necesitamos información sobre el tamaño medio de partícula que solo se puede obtener a partir de imágenes microscópicas. Igualmente, estas imágenes podrían permitirnos ver cambios en las características ópticas que resultan de la meteorización espacial, ", Agregó Schindler.

El concepto de módulo de aterrizaje PANIC se inspiró en el módulo de aterrizaje MINERVA de Hayabusa y en CubeSats. MINERVA fue un modelo a seguir para ellos, ya que fue construido íntegramente a partir de comercial, componentes listos para usar con un presupuesto extremadamente bajo. Esta mini-nave espacial japonesa demostró una vida útil de 18 horas en Itokawa, a pesar de su suerte de escapar del campo de gravedad del asteroide.

En 2008, durante el taller de estudio de verano de la NASA conocido como Small Spacecraft Summer Study Project (S4P), la idea del módulo de aterrizaje PANIC evolucionó. El taller, destinado a diseñar misiones a objetos cercanos a la Tierra (NEO), resultó en el concepto de misión de encuentro binario "Didymos Explorer" y PANIC se incluyó en este estudio, aumentando el interés en este caracterizador de pequeños asteroides de bajo costo.

"Una vez finalizado el programa, Continuamos con un estudio en profundidad del módulo de aterrizaje como un instrumento independiente, cuyos objetivos científicos se aplican a cualquier misión a un asteroide, independiente de la selección final del objetivo. Terminamos nuestro estudio en septiembre de 2009, y publicó todos los hallazgos posteriormente en Acta Astronautica . Tuvimos partes interesadas en la NASA, DLR (Centro Aeroespacial Alemán), la Sociedad Max Planck y JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón), todos estudiando misiones a asteroides cercanos a la Tierra en ese momento, y presentó este concepto en varias reuniones (por ejemplo, el Congreso Europeo de Ciencias Planetarias y la Conferencia de Defensa Planetaria), recibir múltiples consultas de diferentes lados, ", Reveló Schindler.

Aunque el concepto PANIC se encuentra actualmente en etapas tempranas de desarrollo, puede verse como un estudio de Fase 0 terminado que se puede transformar fácilmente en la base de una propuesta para adquirir fondos y construir hardware para una futura oportunidad de vuelo. Notablemente, un concepto similar, el módulo de aterrizaje MASCOT, se estudió de forma independiente y finalmente se ha realizado para la misión Hayabusa 2 lanzada en diciembre de 2014. Demuestra que tal idea se puede implementar con relativa rapidez.