První vědecký přístroj, který má přímo měřit gravitaci na povrchu planetky podstoupil zkoušky v Laboratoři mechanických systémů Evropské kosmické agentury. Gravimetr GRASS (Gravimeter for Small Solar System Objects) přistane s CubeSatem Juventas (uvolněným ze sondy Hera) na povrch planetky Dimorphos a jeho úkolem bude měřit úroveň gravitace, která se podle očekávání bude pohybovat na úrovni menší než je miliontina té pozemské. Tento přístroj vyvinula Královská observatoř v Belgii společně se španělskou firmou EMXYS. Aby se prokázalo, že je přístroj připraven k integraci do CubeSatu Juventas, který poletí se sondou Hera, byl GRASS vystaven podmínkám, které na něj čekají – silnému vakuu a intenzivním změnám teplot. Poté byl usazen na vibrační stůl, který simuloval chvění při startu rakety.

„GRASS je možná malý, ale jeho útroby obsahují komplexní mechanické díly a elektroniku,“ vysvětluje Jose Carrasco, který dohlíží ve firmě EMXYS na přístroje a dodává: „Jsme velmi potěšeni jeho výdrží během zkoušek. Nyní bude následovat test kompletní integrity, který má prověřit, zda během zkoušek přístroj neutrpěl žádné škody. Poté bude moci být odeslán do firmy GomSpace v Lucembursku, která zajistí jeho integraci do Juventas.“ Jakmile bude GRASS integrován do CubeSatu Juventas, projde zkouškami ještě jednou – tentokrát už půjde o celkové zkoušky kompletní sondy. Samotná Laboratoř mechanických systémů se nachází v technologickém středisku agentury ESA, tedy v ESTECu. Experti zde mají k dispozici zařízení pro environmentální zkoušky, které umožňují testovat jak jednotlivé přístroje, tak i subsystémy, ale i celé družice a sondy. Laboratoř mechanických systémů je jednou z 35 laboratoří, které se v komplexu ESTEC nachází a které mají za úkol prozkoumat každičký aspekt kosmického prostředí.

Přístroj GRASS má tvar písmene L a jeho úkolem bude měřit velmi drobné úrovně gravitace, protože planetka Dimorphos, na kterou má přistát, bude nejmenším přirozeným kosmickým objektem, jaký kdy nějaká sonda navštívila. Při průměru okolo 160 metrů se jeho velikost dá přirovnat k Velké pyramidě v egyptské Gize. Planetka Dimorphos se proslavila vloni, když do ní cíleně narazila americká sonda DART, jejíž náraz vyvrhl materiál z planetky do vzdálenosti tisíců kilometrů a měřitelně pozměnil její oběžnou dráhu kolem větší planetky Didymos. „Mise Hera je evropským příspěvkem k mezinárodnímu experimentu v oboru planetární obrany,“ vysvětluje Hannah Goldberg, systémová inženýrka mise Hera a dodává: „Po nárazu sondy DART bude Hera sbírat zblízka svá měření o planetce Dimorphos, díky čemuž bude možné udělat z loňského experimentu v podobě kinetického impaktu dobře prostudovanou a v zásadě opakovatelnou metodu planetární obrany. Měření povrchové gravitace z GRASS pomohou výzkumníkům velmi přesně určit hmotnost planetky, čemuž pomůže i rádiový experiment na palubě hlavní sondy Hera.“

Návrh gravimetru GRASS spočívá ve dvou sadách tenkých čepelí, které jsou ukotveny v kolébkách a obě se neustále otáčejí. Sebemenší pohyb každé čepele mění celkové napětí samotné čepele a stěn v jejím okolí. Díky této na kapacitanci založené měřicí technice má gravimetr citlivost odpovídající jednomu mikrometru, tedy tisícině milimetru. Özgür Karatekin z Královské observatoře v Belgii dodává: „Pochopitelně praktická zkouška gravimetru nemůže být provedena přímo na Zemi. Naše laboratoř je však vybavena celou řadou zařízení pro numerické simulace a ukazuje se, že jsme dosáhli dostatečně vysoké citlivosti pro detekování tak slabé úrovně gravitace.“

Členové týmu měli svou práci komplikovanou tím, že se jejich výtvor musel vejít do CubeSatu Juventas, který má rozměry srovnatelné s krabicí od bot – do jeho útrob se však ještě kromě gravimetru a dalších nezbytných systémů musel vejít i hlavní vědecký přístroj CubeSatu Juventas, tedy radar. Technici stojící za GRASS odvedli opravdu velmi dobrou práci, protože jejich výtvor nakonec váží pouze 330 gramů a k provozu potřebuje půl wattu elektrické energie. „Královská observatoř v Belgii se podílela na mechanickém designu včetně dvou čepelí, kolébek a rotačních motorků, zatímco EMXYS složila dostatečně kompaktní elektroniku zajišťující provoz přístroje, ve které hojně využila i komerčně dostupné součástky,“ popsal Carrasco.

GRASS bude aktivován ve chvíli, kdy bude Juventas pozvolně padat k povrchu planetky Dimorphos – k tomu ale dojde až po zakončení jeho primární radarové snímkovací mise. Gravimetr tedy zaznamená dopad CubeSatu na planetku, případně další odrazy na povrchu. Poté bude monitorovat jakékoliv změny povrchové gravitace v průběhu času, které může mít na svědomí planetka Didymos, kolem které menší Dimorphos obíhá. „Musíme předpokládat, že Juventas může na povrch dopadnout v jakémkoliv úhlu. Existuje proto možnost, že fotovoltaické panely CubeSatu budou blokovány a nebudou moci dodávat další energii. Za tímto účelem bude GRASS napájen z palubních zdrojů CubeSatu, což bude stačit až na 20 hodin provozu,“ vysvětluje Karatekin   a dodává: „Kromě toho díky tomu, že jsou oba gravimetry v útrobách přístroje vůči sobě otočeny o 90° a navíc se otáčí, dokáže zařízení vytvořit 3D gravitační vektor a sledovat jeho změny za jakékoliv pozice po přistání.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/24891546-1-eng-GB/GRASS_gravimeter.jpg
https://www.esa.int/…/24891636-1-eng-GB/GRASS_gravimeter_readied_for_vacuum_chamber.jpg
https://www.esa.int/…/24891591-1-eng-GB/GRASS_gravimeter_on_shaker.gif
https://www.esa.int/…/juventas_radar_cubesat/21120283-1-eng-GB/Juventas_radar_CubeSat.jpg
https://www.esa.int/…/Hera_her_CubeSats_and_their_rocky_target_destination.jpg
https://www.esa.int/…/19454589-1-eng-GB/Juventas_CubeSat_coming_in_for_asteroid_landing.jpg
https://www.esa.int/…/24891681-1-eng-GB/GRASS_in_thermal_vacuum_chamber.jpg