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地球近傍小惑星ランデブー・シューメーカー（ NEAR Shoemaker ）は、惑星科学者ユージン・シューメーカーにちなんで1996年の打ち上げ後に改名された、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所がNASAのために設計したロボット宇宙探査機で、地球近傍小惑星エロスを1年間近距離軌道から調査することを目的としていました。小惑星を周回し、着陸に成功した最初の宇宙船でした。 [ 3 ] 2000年2月、このミッションは小惑星に接近し、周回軌道に入りました。2001年2月12日、シューメーカーは小惑星に着陸し、2週間強後にミッションを終了しました。 [ 3 ]
NEARの主な科学的目的は、エロスの全体的な特性、組成、鉱物学、形態、内部質量分布、および磁場に関するデータを取得することでした。二次的な目的には、レゴリスの特性、太陽風との相互作用、塵やガスによって示される可能性のある現在の活動、および小惑星の自転状態の研究が含まれます。このデータは、小惑星全般の特性、流星体や彗星との関係、および初期太陽系の状況を理解するのに役立てられました。これらの目標を達成するために、探査機にはX線/ガンマ線分光計、近赤外線撮像分光器、CCDイメージング検出器を備えたマルチスペクトルカメラ、レーザー距離計、および磁力計が搭載されました。また、 NEARの追跡システムを使用して電波科学実験を行い、小惑星の重力場を推定しました。機器の総質量は56 kg（123 lb）で、80ワットの電力が必要でした。
NEARは、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所（APL）が建造した最初のロボット宇宙探査機でした。 [ 4 ]当初の計画では、4660ネレウスに向かい、途中で2019ヴァン・アルバダをフライバイする予定でした。 [ 5 ] 2000年1月、ネレウスとランデブーする予定でしたが、そこに留まらず、複数の小惑星や彗星を訪れる予定でした。[ 5 ]検討された候補には、2P/エンケ、433エロス（これがミッションの主要ターゲットとなりました）、1036ガニメド、4ベスタ、4015ウィルソン・ハリントンなどがありました。[ 5 ] 小天体グランドツアーは、宇宙船で10年以上かけて2つの小惑星と2つの彗星を訪れる計画でした。[ 5 ]
このミッションの主な目的は、地球近傍小惑星433エロスを軌道上から約1年間調査することでした。エロスはS型小惑星で、大きさは約13×13×33km 、地球近傍小惑星としては2番目に大きいものです。当初、軌道は半径200kmの円形でした 。軌道半径は段階的に縮小され 、2000年4月30日に50×50kmの軌道となり、 2000年7月14日には35×35kmに縮小されました。その後数か月かけて軌道は200×200kmの軌道まで拡大され 、その後徐々に縮小され、 2000年12月13日に35×35kmの逆行軌道に変更されました。ミッションは2001年2月12日にエロスの「鞍部」に着陸して終了しました。
一部の科学者は、このミッションの最終目標は、小惑星エロスと地球上で回収された隕石を結びつけることだったと主張している。化学組成に関する十分なデータがあれば、エロスと他のS型小惑星、そしてS型小惑星の破片（おそらくエロス自身）と考えられている隕石との間に因果関係を確立できる可能性がある。この関連性が確立されれば、大型で複雑かつ進化し続ける装置を用いて隕石物質を研究し、その結果を宇宙の天体にも応用できる。しかし、NEARはこの関連性を科学者たちが納得する形で証明することも反証することもできなかった。
1999年12月から2001年2月にかけて、NEARは惑星間ネットワークの一環として、ガンマ線スペクトロメータを使用してガンマ線バーストを検出した。[ 6 ]
1996年2月17日にデルタ7925-8（9基の固体ロケットブースターとスター48（PAM-D）第3段を備えたデルタIIロケット）で打ち上げられ、地球軌道を離脱した後、 NEARは巡航フェーズの最初の段階に入った。NEARは巡航フェーズのほとんどを最小限の活動の「休眠」状態で過ごし、直径61kmの小惑星253マチルダのフライバイの数日前にその状態が終了しました。[ 7 ]
1997年6月27日、NEARは 協定世界時12時56分にマチルダから1200km以内の距離を秒速9.93kmで通過し 、画像やその他の観測機器データを送信した。このフライバイにより、マチルダ表面の60%をカバーする500枚以上の画像[ 8 ]と、マチルダの寸法と質量を計算するための重力データが得られた[ 9 ] 。
1997年7月3日、NEARは最初の主要な深宇宙マニューバを実行した。これは、メインの450N スラスタの2段階噴射である。これにより速度が279m /s減少し、近日点距離が0.99AUから0.95AUに低下した。地球の重力アシストスイングバイは1998年1月23日7時23分（UT）に行われた。最接近距離は540kmで、軌道傾斜角は0.5度から10.2度に、遠日点距離は2.17AUから1.77AUに変化し、エロスとほぼ一致した。この時、観測機器は稼働していた。[ 7 ]
予定されていた 4 回のランデブー噴射のうち最初の噴射は、1998 年 12 月 20 日 22:00 UT に試みられました。噴射シーケンスは開始されましたが、すぐに中止されました。宇宙船はその後セーフ モードに入り、回転し始めました。異常の間、宇宙船のスラスタは数千回噴射し、29 kg の推進剤を消費し、プログラムの推進剤マージンをゼロにしました。この異常により、太陽の向きが失われ、バッテリーが消耗したため、宇宙船が失われるところでした。宇宙船とミッションコントロールとの通信は 24 時間以上確立できませんでした。この事故の根本原因は特定されていませんが、ソフトウェアと運用上のエラーが異常の深刻さに寄与しました。[ 10 ]
当初のミッション計画では、4回の噴射に続いて1999年1月10日に軌道投入噴射を行う予定だったが、最初の噴射の中止と通信の途絶により、これは不可能となった。新たな計画が実施され、NEARは1998年12月23日18時41分23秒（協定世界時）にエロスを965m/sの速度で、エロスの重心から 3827kmの距離でフライバイした。フライバイ中、カメラはエロスの画像を撮影し、近赤外線分光器でデータが収集され、無線追跡が行われた。1999年1月3日にはランデブー操作が行われ、スラスタ噴射によってNEARの軌道速度がエロスの軌道速度に合わせられた。 1月20日にはヒドラジン噴射が行われ、軌道が微調整された。 8月12日、2分間のスラスタ噴射により、宇宙船のエロスに対する相対速度は300 km/hまで減速された。[ 7 ]
エロス周回軌道への投入は、 NEARがエロスの軌道にほぼ一致する太陽中心軌道を13か月間周回した後、2000年2月14日15時33分 （協定世界時、東部標準時 午前10時33分）に行われた。ランデブー操作は2月3日17時00分（協定世界時）に行われ、探査機のエロスに対する相対速度は19.3m/sから8.1m/sに減速された。別の操作は2月8日に行われ、相対速度はわずかに増加して9.9m /sとなった。エロスの衛星の探索は1月28日、2月4日、9日に行われたが、衛星は発見されなかった。これらのスキャンは科学目的と、衛星との衝突の可能性を軽減するために行われた。NEARは2月14日にエロスを周回する321×366kmの楕円軌道に入った。軌道は7月14日までに徐々に減速され、高度35kmの円極軌道になった。NEARはこの軌道に10日間留まり、その後段階的に後退し、2000年9月5日までに高度100kmの円軌道になった。10月中旬の軌道修正により、10月26日午前7時（協定世界時）にエロスの表面から5.3km以内まで接近した。 [ 7 ]
フライバイの後、NEARは高度200kmの円軌道に移動し 、軌道を順行極軌道から逆行赤道軌道へと変更した。2000年12月13日までに、軌道は高度35kmの円軌道に戻された。2001年1月24日から、探査機は表面への 接近（5～6km）を数回繰り返し、1月28日には小惑星から2～3kmの距離を通過した。その後、探査機はエロスの表面へゆっくりと制御降下し、2001年2月12日午後8時1分（協定世界時、東部標準時午後3時1分頃）、鞍型の地形ヒメロスのすぐ南に着陸した。管制官たちの予想に反して、宇宙船は損傷を受けず、推定速度毎秒 1.5 ～ 1.8 メートルで着陸した後も正常に動作していた（これにより、小惑星に軟着陸した最初の宇宙船となった）。[ 12 ]深宇宙ネットワークでアンテナ時間の延長を受けた後、宇宙船のガンマ線分光計は、軌道上で使用されていたときよりも感度が 10 倍高い、表面から約4 インチ (100 mm)の地点からエロスの組成に関するデータを収集するように再プログラムされた。 [ 13 ]この感度の向上は、探査機自体によって発生するノイズに対するエロスからの信号の比率が増加したことが一因である。[ 6 ]宇宙線がセンサーに与える影響も約 50% 減少した。[ 6 ]
2001年2月28日午後7時（米国東部標準時）、 NEARシューメーカーが停止される前に 最後のデータ信号が受信されました。2002年12月10日に探査機との通信を試みた最後の試みは失敗に終わりました。これは、探査機がエロス滞在中に経験した極端な-173 ℃（-279 °F、100K ）の環境が原因と考えられます。[ 14 ]
宇宙船は一辺約 1.7 m の八角柱の形状をしており、風車状に4 枚の固定ガリウムヒ素太陽電池パネル、アンテナ給電部に磁力計が取り付けられた固定 1.5 m X バンド高利得無線アンテナ、および X 線太陽モニターが一方の端 (前方デッキ) に取り付けられ、他の機器は反対側の端 (後方デッキ) に固定されている。ほとんどの電子機器はデッキの内側に取り付けられた。推進モジュールは内部に収められている。ブームを使用するのではなく宇宙船本体に機器を取り付けるという決定により、ガンマ線スペクトロメータは宇宙船から発生するノイズから遮蔽する必要が生じた。[ 6 ]ビスマスゲルマニウムシールドが使用されたが、これは中程度の効果しか得られなかった。[ 6 ]
この機体は3軸安定化されており、単一の二成分推進剤（ヒドラジン/四酸化二窒素）450ニュートン（N）主スラスタ[ 15 ]と、4基の21N および7基の3.5N ヒドラジンスラスタを使用して推進し、合計デルタVポテンシャルは1450m/sで あった。姿勢制御は、ヒドラジンスラスタと4つのリアクションホイールを使用して行われた。推進システムには、2つの酸化剤タンクと3つの燃料タンクに209kg のヒドラジンと 109kgのNTO酸化剤が搭載されていた。[ 7 ]
電力は、1.8メートル×1.2メートルのガリウムヒ素太陽電池パネル4枚によって供給され、太陽からの最大距離である2.2 AU（3億2900万km）では400ワット、1 AU（1億5000万km）では1800ワットを発電することができた。電力は、9アンペア時、22セルの充電式スーパーニッケルカドミウム電池に蓄えられた。[ 7 ]
宇宙機の誘導は、5 つのデジタル太陽姿勢検出器、慣性計測装置 (IMU)、および機器の指向方向とは反対方向を向いたスタートラッカーカメラからなるセンサー群を使用して実現されました。IMU には、半球共振器ジャイロスコープと加速度計が含まれています。通常の姿勢制御には、4 つのリアクションホイール(任意の 3 つで完全な 3 軸制御が可能になるように配置) が使用されました。スラスタは、リアクションホイールから角運動量を放出するため、また、高速の旋回および推進操作のために使用されました。姿勢制御は 0.1 度、視線方向の指向安定性は 1 秒間で 50 マイクロラジアン以内、後処理姿勢知識は 50 マイクロラジアン以内でした。[ 7 ]
コマンドおよびデータ処理サブシステムは、冗長構成のコマンドおよびテレメトリプロセッサとソリッドステートレコーダー、電源スイッチングユニット、および他のサブシステムとの通信用の 冗長構成の1553標準データバスへのインターフェースで構成されていました。NEARは、多数のプラスチック封止マイクロ回路（PEM）を使用した最初のAPL宇宙機であり、大容量ストレージにソリッドステートデータレコーダーを使用した最初の宇宙機でもありました（以前のAPL宇宙機は磁気テープレコーダーまたは磁気コアを使用していました）。[ 16 ]
ソリッドステートレコーダーは、16 Mbit IBM Luna-C DRAMで構成されています。一方のレコーダーは1.1ギガビットのストレージ容量を持ち、もう一方は0.67 ギガビットのストレージ容量を持っています。[ 7 ]
NEARミッションは、NASAのディスカバリー計画の最初の打ち上げであり、1億5000万ドル未満の費用で3年以内に開発から飛行まで進むように設計された一連の小型宇宙船である。このミッションの建造、打ち上げ、および30日間の費用は1億2200万ドルと見積もられている。最終的なミッション総費用は2億2400万ドルで、その内訳は宇宙船開発に1億2490万ドル、打ち上げ支援と追跡に4460万ドル、ミッション運用とデータ分析に5460万ドルであった。[ 2 ]
科学ペイロードには以下が含まれます。[ 17 ]
この記事には、米国航空宇宙局のウェブサイトや文書からのパブリックドメインの資料が含まれています。