Near-Earth Asteroid Scout

Проект NEA Scout был разработан совместно Космическим центром имени Джорджа Маршалла (MSFC) и Лабораторией реактивного движения (JPL) при поддержке Центра космических полетов Годдарда, Космического центра Линдона Б. Джонсона (JSC), Исследовательского центра Лэнгли (LRC)^[6]. Исследовательскую программу возглавили Джули Кастильо-Рогез из NASA JPL и Лес Джонсон из NASA MSFC.

Миссия финансировалась управлением НАСА по исследованию и планированию миссий с участием человека (англ. Human Exploration and Operations Mission Directorate, (HEOMD). Астероиды, сближающиеся с Землей (АСЗ) представляют интерес для науки и НАСА рассматривает возможность пилотируемых полётов для их исследования. Предварительный сбор данных о таких астероидах с помощью сравнительно недорогих автоматических аппаратов и их последующий анализ позволят минимизировать риски будущих миссий и получить информацию о необходимых для них инструментах. Изучение околоземных астероидов диаметром более 20 метров также имеет большое значение для планирования стратегий защиты от столкновений с Землёй потенциально опасных объектов^[7].

Миссия НАСА по исследованию АСЗ должна была продемонстрировать возможность изучения астероида с малыми затратами, посредством чрезвычайно маленького космического аппарата, приводимого в движение солнечным парусом. Цель состояла в том, чтобы разработать решение, с помощью которого можно было бы заполнить пробелы в знаниях об малых АСЗ, имеющих размеры в диапазоне 1-100 м^[7][13][14]. АСЗ этого размера плохо изучены из-за проблем, связанных с их обнаружением, наблюдением и отслеживанием в течение длительных периодов времени. Предполагается, что астероиды размером от 1-100 м являются фрагментами, оставшимися от более крупных объектов. Однако было также высказано предположение, что эти объекты на самом деле могут быть рыхлыми конгломерациями более мелких обломков^[7]. Информация о строении околоземных астероидов имеет большое значение для прогнозирования последствий их возможных столкновений с Землёй.

Целью миссии был астероид 2020 GE, который в сентябре 2023 года будет находиться на минимальном расстоянии от Земли. Используя гравитационный манёвр в поле притяжения Луны и солнечный парус NEA Scout должен был приблизиться к астероиду на расстоянии около 1,5 км и пролететь над ним со скоростью менее 30 метров в секунду — медленнее, чем любой другой, сближавшийся с астероидом космический аппарат. Единственным инструментом для исследования астероида, установленным на аппарате, была 14-мегапиксельная камера, которая должна была снимать объект с очень высоким разрешением, до 10 см на пиксель^[8]. В случае успеха миссии астероид 2020 GE, имеющий диаметр не более 18 метров, стал бы самым маленьким объектом, когда-либо исследованным космическим аппаратом^[8].

На 17 ноября 2022 года отсутствовала информация о двух из десяти кубсатов, запущенных в миссии «Артемида-1» в качестве попутной нагрузки, в том числе об аппарате NEA Scout^[10]. По состоянию на 18 ноября 2022 года (через два дня после запуска) связь с аппаратом установить не удалось^[11]. Попытки передать на борт аппарата команды на развёртывание солнечного паруса закончились неудачей, по состоянию на декабрь 2022 года NEA Scout считается потерянным^[12].

Кубсат NEA Scout был оснащён монохроматической камерой высокого разрешения для съёмки объекта при пролёте на малом расстоянии. Камера была разработана по индивидуальному заказу лабораторией реактивного движения (JPL)^[15], её конструкция основана на контекстной камере Orbiting Carbon Observatory 3 (OCO-3), разработанной в JPL NASA и установленной на модуле Кибо МКС^[16]. Камера на NEA Scout имела специально созданную прошивку для первичного анализа изображений, коммерческий объектив повышенной прочности и полностью переработанный корпус^[15]. В процессе съёмки должны были решаться задачи точного позиционирования цели (положения относительно аппарата и его прогнозирования), определения скорости вращения и положения полюса, оценки массы и плотности, картографирования частиц и поля обломков в окрестностях цели, измерения альбедо и спектральнго типа астероида, определения морфологии и свойств его поверхности, а также свойства реголита^[7]. Для слежения за аппаратом и обмена информацией с ним использовалась сеть дальней космической связи НАСА.

Архитектура аппарата, впервые представленная в 2014 году, была основана на кубсате класса 6U, его размеры 10 × 20 × 30 см, масса 14 кг. На аппарате были размещены камера, датчики звёздной ориентации, маховики, авионика, система энергопитания с солнечными батареями, система связи и реактивный двигатель на сжатом газе^[18][3]. Также на NEA Scout был установлен раскрывающийся солнечный парус на раздвигающихся стрелах длиной по 6,8 м и общей площадью 86 м². Конструкция NEA Scout основывалась на использовании готовых коммерческих компонентов^[7]. Благодаря использованию солнечной парусной тяги стало возможным планировать достижение цели не ограничиваясь жёстко заданными временными окнами, которые ограничивали бы использование аппарата с химическим реактивным двигателем^[3]. Продолжительность миссии оценивалась в 2,5 года^[4].

После развёртывания в окололунном пространстве NEA Scout должен был раскрыть свои солнечные батареи и направленную антенну большого усиления. После облёта Луны должен был раскрыться солнечный парус и начаться проверка систем аппарата. Затем NEA Scout должен был выполнить серию облётов Луны, чтобы достичь оптимальной траектории вылета, прежде чем начать свой круиз продолжительностью 2-2.5 года к астероиду 2020 GE^[14].

Солнечный парус из алюминизированного полиамида площадью 86 м² и толщиной 2,5 мкм должен был развёртываться с помощью четырёх стрел длиной по 6,8 метра каждая. Механизм развертывания паруса был модификацией механизмов, работавших на аппаратах NanoSail и LightSail 2^[3][14]. На полное развёртывание паруса отводилось около 30 минут.

В модуле авионики размещались печатные платы блоков связи, распределения питания, системы управления и обработки данных, а также солнечный и звёздный датчики. Этот модуль также включал маховики, литиевые батареи и камеру^[7]. Система управления ориентацией состояла из трех исполнительных подсистем: системы управления маховиками, системы управления двигателем и системы управления положением центра масс^[19].

Двигательная установка на сжатом газе располагалась под солнечным парусом и обеспечивала начальные импульсы при совершении манёвров и управление моментами вращения аппарата^[18].

Для связи NEA Scout использовал транспондер Iris, работающий в X-диапазоне^[7].

Для энергоснабжения аппарата использовались фотогальванические солнечные панели с блоком буферных литий-ионных аккумуляторов, выполненными в стандарте 18650.