چالش‌های سازمان فضایی اروپا برای فرود تاسواره روی کوچک‌ترین سیارک

سازمان فضایی اروپا (ESA) تصمیم دارد دو تاسواره برای کاوش سیارک دوتایی دیدیموس (Didymos) به همراه فضاپیمای هرا (Hera) بفرستد. در صورت انجام این مأموریت سیارک دوتایی دیدیموس کوچک‌ترین سیارک کاوش شده خواهد بود. دیدیموس سیارکی به قطر ۷۸۰ متر و به اندازه یک کوه کوچک است. سیارکی دیگر به قطر ۱۶۰ متر به دور آن می‌چرخد که دیدیمون (Didymoon) خوانده می‌شود. به دلیل جاذبه بسیار کم این دو سیارک فرود روی آن‌ها برای تاسواره‌های مأموریت هرا بسیار چالشی خواهد بود. جاذبه این سیارک‌ها چنان کم است که اگر تاسواره‌ها از فاصله ۲۰۰ متری سطح سیارک‌ها رها شوند حدود یک ساعت طول می‌کشد تا به سطح برسد و احتمال جهیدن دوباره آن‌ها به فضا نیز وجود دارد. پژوهشگران دانشگاه تولوز (University of Toulouse) در فرانسه سعی کردند اثر سرعت‌های متفاوت و جنس احتمالی سطح سیارک‌ها و جهت‌گیری تاسواره‌ها هنگام برخورد به سطح را بر چگونگی فرود آن‌ها بررسی کنند.

پژوهشگران برای شبیه‌سازی چگونگی فرود تاسواره‌ها در شرایط جاذبه بسیار کم روی سیارک‌های موردنظر از یک محفظه آزمایش که در برج سقوط آزاد قرار گرفته و به سامانه‌ای از قرقره‌ها و وزنه مجهز شده استفاده کردند. با این روش می‌توان شرایط جاذبه کم تا چند درصد جاذبه زمین در محفظه آزمایش ایجاد کرد. البته باز هم این مقدار بسیار بیش‌تر از جاذبه در سیارک‌های مورد کاوش است زیرا جاذبه در سطح آن‌ها کم‌تر از یک درصد جاذبه روی سطح زمین است. درواقع کم بودن جاذبه باعث می‌شود فرود روی این سیارک‌ها بیش‌تر شبیه عملیات الحاق فضاپیماها باشد تا فرود.

علاوه بر جاذبه کم چالش دیگر برای مأموریت هرا مطمئن نبودن از جنس سطح سیارک‌هاست. پیش‌تر در برخی مأموریت‌های فضایی دیگر پژوهشگران پس از رسیدن فضاپیما به سیارک مقصد از دیدن جنس و عوارض سطحی متفاوت آن شگفت‌زده شدند. نمونه این موضوع در مأموریت ‌هایابوسا2 (Hayabusa2) برای بررسی سیارک رایوگو (Ryugu) اتفاق افتاد که سطح آن ناهموار بود و سنگ‌های بیش‌تر و بزرگ‌تری از مقدار مورد انتظار داشت. به همین دلیل پژوهشگران فرود اجرام مکعبی شکل شبیه تاسواره‌های مأموریت هرا را بر سطوحی از جنس‌های مختلف از شن گرفته تا ریگ‌های بزرگ با استفاده از محفظه آماده‌شده آزمودند. در این آزمایش‌ها میزان نفوذ تاسواره‌ها به سطح و مدت زمانی که برخورد طول می‌کشد بررسی شده است. در جاذبه کم اصطکاک بین ذرات کاهش می‌یابد و با نیروی بسیار کم‌تری می‌توان به داخل موادی مثل شن نفوذ کرد.

دو تاسواره مأموریت هرا به شتاب سنج‌هایی مجهز خواهند بود که با ثبت چگونگی فرود آن‌ها روی سیارک‌ها به پژوهشگران امکان تعیین جنس و ویژگی‌های سطح آن‌ها را خواهد داد. بررسی‌ها نشان داده است که اگر تاسواره‌ها با قسمت جلویشان به سمت سیارک بروند نسبت به حالتی که با گوشه به آن نزدیک شوند و برخورد کنند شتاب بیشینه بیش‌تری به آن‌ها وارد می‌شود.