Χαγιαμπούσα

Το Χαγιαμπούσα (はやぶさ, Hayabusa), λέξη που στην ιαπωνική γλώσσα σημαίνει «πετρίτης», ήταν μη επανδρωμένο αυτόματο διαστημικό σκάφος, που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από την Ιαπωνική Αεροδιαστημική Εξερευνητική Υπηρεσία (JAXA) με στόχο να επιστρέψει ένα δείγμα υλικού από έναν αστεροειδή, κάτι που θα γινόταν για πρώτη φορά στην ιστορία της ανθρωπότητας. Το υποψήφιο συγκεκριμένο ουράνιο σώμα ήταν ο μικρός γεωπλήσιος αστεροειδής 25143 Ιτοκάβα, που είχε ανακαλυφθεί μόλις το 1998 και έχει μήκος μόλις μισό χιλιόμετρο (ακριβέστερες διαστάσεις 535 × 294 × 209 μέτρα).

Το Χαγιαμπούσα, γνωστό πριν την εκτόξευσή του με την ονομασία MUSES-C (Mu Space Engineering Spacecraft C), εκτοξεύθηκε στις 9 Μαΐου 2003 και έφθασε στον Ιτοκάβα στα μέσα Σεπτεμβρίου του 2005. Πρώτα μελέτησε από μικρή απόσταση το σχήμα, την περιστροφή, την τοπογραφία, το χρώμα, τη σύσταση και την πυκνότητα του αστεροειδή. Στη συνέχεια, τον Νοέμβριο του 2005, προσεδαφίστηκε στον Ιτοκάβα και συνέλεξε δείγματα με τη μορφή κόκκων, τα οποία το σκάφος μετέφερε στη Γη μέσα σε ειδική κάψουλα στις 13 Ιουνίου 2010.

Το σκάφος διέθετε και μια αποσπώμενη μονάδα προσεδαφίσεως, τη MINERVA, η οποία απέτυχε να φθάσει στην επιφάνεια.

«Πρωτιές» της αποστολής
Μολονότι άλλα μη επανδρωμένα διαστημόπλοια, όπως τα Galileo και NEAR Shoemaker, είχαν επισκεφθεί αστεροειδείς αρκετά χρόνια νωρίτερα, το Χαγιαμπούσα ήταν το πρώτο στην ιστορία που έφερε στη Γη ένα δείγμα υλικού, ώστε να αναλυθεί με πολύ περισσότερες δυνατότητες.

Επιπλέον, το Χαγιαμπούσα υπήρξε το πρώτο σκάφος που ήταν σχεδιασμένο όχι μόνο να προσεδαφιστεί πάνω σε αστεροειδή, αλλά και να αναχωρήσει στη συνέχεια (το NEAR Shoemaker προσεδαφίστηκε στον 433 Έρωτα το 2000, αλλά δεν ήταν σχεδιασμένο ως προσεδαφιστής και απενεργοποιήθηκε μετά την άφιξή του). Με τεχνικούς όρους, το Χαγιαμπούσα δεν ήταν σχεδιασμένο να «προσεδαφιστεί» ακριβώς, αλλά απλώς να αγγίξει την επιφάνεια με τη συσκευή του ανακτήσεως δείγματος και μετά να απομακρυνθεί. Ωστόσο, ήταν το πρώτο σκάφος σχεδιασμένο εξαρχής να έλθει σε επαφή με την επιφάνεια αστεροειδή. Παρά το γεγονός αυτό, το σκάφος πράγματι προσεδαφίστηκε και παρέμεινε στην επιφάνεια του Ιτοκάβα επί μισή ώρα περίπου.

Χαρακτήρας της αποστολής
Ο Γιουνιτσίρο Καβαγκούτσι του ιαπωνικού Ινστιτούτου Διαστήματος και Αστροναυτικής Επιστήμης ορίσθηκε ως επικεφαλής της αποστολής.
Το Χαγιαμπούσα, που είχε μάζα κατά την αναχώρηση 510 χιλιόγραμμα (380 χωρίς τα προωθητικά), εκτοξεύθηκε στις 9/5/2003, ώρα 04:29:25 UTC, πάνω σε πύραυλο-φορέα M-V (Μι-5), από το Διαστημικό Κέντρο Ουτσινούρα (γνωστό τότε ως «Διαστημικό Κέντρο Καγκοσίμα»). Μετά την εκτόξευση, το όνομα του διαστημοπλοίου άλλαξε από το αρχικό MUSES-C στο Χαγιαμπούσα. Οι ιοντικοί κινητήρες του σκάφους (4 διαφορετικές μονάδες), λειτουργώντας σχεδόν συνεχώς επί δύο χρόνια, έθεσαν το Χαγιαμπούσα σε ειδική τροχιά γύρω από τον Ήλιο, ώστε να πλησιάσει με μικρή ταχύτητα τον Ιτοκάβα. Κατά την άφιξή του, το σκάφος δεν τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον αστεροειδή, εξαιτίας της αμελητέας του βαρύτητας, αλλά παρέμεινε σε ταυτόσημη ηλιοκεντρική τροχιά δίπλα του.

Το Χαγιαμπούσα επισκόπησε αρχικώς την επιφάνεια του αστεροειδή από ασφαλή απόσταση περίπου 20 χιλιομέτρων (τη λεγόμενη «θέση πύλης»). Στη συνέχεια μετακινήθηκε πλησιέστερα στην επιφάνεια και τέλος επεχείρησε μία σειρά ομαλών προσεδαφίσεων. Αυτόνομη οπτική πλοήγηση χρησιμοποιήθηκε εκτεταμένα κατά τη φάση αυτή της αποστολής, επειδή οι καθυστερήσεις στην επικοινωνία ήταν απαγορευτικά μεγάλες για τη διακυβέρνηση από τη Γη σε πραγματικό χρόνο. Τη στιγμή που το σκάφος άγγιξε την επιφάνεια με το κέρας συλλογής υλικού, ήταν προγραμματισμένο να εκτοξεύσει μικροσκοπικά βλήματα στην επιφάνεια και μετά να συλλέξει τα σωματίδια που θα τινάζονταν.

Μετά από λίγους μήνες δίπλα στον Ιτοκάβα, το Χαγιαμπούσα θα πυροδοτούσε τους κινητήρες του για να αρχίσει το ταξίδι της επιστροφής στη Γη. Αυτό καθυστέρησε εξαιτίας προβλημάτων στον προσανατολισμό και τους κινητήρες του σκάφους.

Ως προς την αποστολή, η JAXA είχε καθορίσει πριν την εκτόξευση του σκάφους τα ακόλουθα κριτήρια επιτυχίας και αντίστοιχα «σκορ» για αυτά τα ορόσημα της αποστολής. Καθώς φαίνεται από αυτά, το Χαγιαμπούσα αποτελούσε μία βάση για δοκιμές νέων τεχνολογιών, ιδίως των πρώτων παγκοσμίως ιοντικών κινητήρων με επιτάχυνση με μικροκύματα.

 Κριτήρια επιτυχίας για το Χαγιαμπούσα Βαθμοί Επίδοση Λειτουργία των ιοντικών κινητήρων 50 βαθμοί επιτυχία Λειτουργία των ιοντικών κινητήρων για περισσότερες από 1000 ώρες 100 βαθμοί επιτυχία Ελιγμός διελεύσεως από τη Γη για αύξηση ταχύτητας 150 βαθμοί επιτυχία Συνάντηση με τον Ιτοκάβα με αυτόνομη πλοήγηση 200 βαθμοί επιτυχία Επιστημονική παρατήρηση του Ιτοκάβα 250 βαθμοί επιτυχία Προσεδάφιση και συλλογή δειγμάτων 275 βαθμοί επιτυχία Ανάκτηση της κάψουλας με τα δείγματα 400 βαθμοί επιτυχία Ανάλυση των δειγμάτων 500 βαθμοί επιτυχία

 Ο μίνι-προσεδαφιστής MINERVA 
Το Χαγιαμπούσα έφερε μία πολύ μικρή μονάδα προσεδαφίσεως (ζύγιζε μόλις 591 γραμμάρια και είχε διαστάσεις 10 επί 12 εκατοστόμετρα), τη MINERVA (συντομογραφία της φράσεως MIcro-Nano Experimental Robot Vehicle for the Asteroid = «Μικρο-Νανο Πειραματικό Ρομποτικό Όχημα για τον Αστεροειδή», δείτε επίσης Μινέρβα). Ωστόσο, ένα σφάλμα κατά την ανάπτυξή της είχε ως αποτέλεσμα την αποτυχία της.

Η MINERVA τροφοδοτείτο με ηλιακή ενέργεια και ήταν σχεδιασμένη για να εκμεταλλευθεί το ότι η βαρύτητα του αστεροειδή ήταν αμελητέα, ώστε να εκτελέσει μια σειρά αλμάτων στην επιφάνεια, μεταδίδοντας εικόνες από τις κάμερές της στο μητρικό σκάφος όποτε τα δύο τους βρίσκονταν σε οπτική επαφή.

Η MINERVA αναπτύχθηκε στις 12 Νοεμβρίου 2005. Η εντολή απελευθερώσεώς της στάλθηκε από τη Γη, αλλά προτού φθάσει στο σκάφος, ο υψομετρητής του Χαγιαμπούσα μέτρησε την απόστασή του από την επιφάνεια του αστεροειδή σε μόλις 44 μέτρα κι έτσι άρχισε αυτομάτως μία ακολουθία διατηρήσεως ύψους. Ως αποτέλεσμα, όταν η εντολή από τη Γη έφθασε, η MINERVA αποσπάσθηκε από το σκάφος ενώ το τελευταίο ανέβαινε, και σε μεγαλύτερο υψόμετρο από αυτό που είχε σχεδιασθεί, οπότε η MINERVA διέφυγε από την έλξη του Ιτοκάβα και χάθηκε για πάντα στο διάστημα.

Σημασία της επιστήμης και της μηχανικής της αποστολής
Η κατανόηση των αστεροειδών βασιζόταν πολύ σε δείγματα από μετεωρίτες, αλλά είναι δυσχερής η ταυτοποίηση των μετεωριτών με τους αντίστοιχους αστεροειδείς από τους οποίους προήλθαν. Το Χαγιαμπούσα έλυσε αυτό το πρόβλημα προσφέροντας ανέγγιχτα δείγματα από συγκεκριμένο και μελετημένο αστεροειδή. Γεφύρωσε έτσι το χάσμα μεταξύ δεδομένων παρατηρήσεων από το έδαφος και εργαστηριακών αναλύσεων μετεωριτών (και κοσμικής σκόνης).«Japan's asteroid archaeologist», Sky and Telescope, Ιούνιος 2005, σσ. 34-37

Η αποστολή του Χαγιαμπούσα είχε και μεγάλη σημασία από απόψεως μηχανικής και τεχνολογίας για την JAXA. Επέτρεψε, μεταξύ άλλων, την περαιτέρω δοκιμή και έλεγχο των τεχνικών στα πεδία των κινητήρων ιόντων, της αυτόνομης και οπτικής πλοηγήσεως, των διαστημικών τηλεπικοινωνιών και της κινήσεως πολύ κοντά σε ουράνια σώματα με πολύ μικρή βαρύτητα.

 Αλλαγές στο πρόγραμμα της αποστολής 
Πέρα από την αποτυχία με τη MINERVA, ο προγραμματισμός της αποστολής του Χαγιαμπούσα τροποποιήθηκε αρκετές φορές, τόσο πριν, όσο και μετά την εκτόξευση:

 Το σκάφος ήταν αρχικώς προγραμματισμένο να εκτοξευθεί τον Ιούλιο του 2002, με άλλους αστεροειδείς ως στόχους (βλ. επόμενη ενότητα). Αλλά μία αποτυχία του ιαπωνικού πυραύλου M-5 τον Ιούλιο του 2000 ανέβαλε την εκτόξευση. Ως αποτέλεσμα, άλλαξε και ο αστεροειδής-στόχος.
 Το Χαγιαμπούσα επρόκειτο να τοποθετήσει ένα μικρό τροχήλατο όχημα αμερικανικής κατασκευής (NASA/JPL), γνωστό ως Muses-CN, στην επιφάνεια του αστεροειδή, αλλά αυτό ακυρώθηκε τον Νοέμβριο του 2000 εξαιτίας περικοπών στον προϋπoλογισμό της NASA.
 Η εκτόξευση αναβλήθηκε για δεύτερη φορά, από τον Δεκέμβριο του 2002 στον Μάιο του 2003, ώστε να επανελεγχθούν οι δακτύλιοι «O» του συστήματος ελέγχου τζετ, καθώς ένας από αυτούς βρέθηκε να είναι κατασκευασμένος από διαφορετικό υλικό από αυτό των προδιαγραφών.
 Το 2003, ενώ το σκάφος βρισκόταν στο διάστημα, η μεγαλύτερη ηλιακή έκλαμψη της δεκαετίας«Ten times the solar system reminded us sample collection is hard», της Emily Lakdawalla, The Planetary Society, 24 Φεβρουαρίου 2018 προκάλεσε ζημιές στα φωτοβολταϊκά κύτταρά του. Η μείωση της ηλεκτρικής ισχύος ελάττωσε την απόδοση των ιοντικών κινητήρων, καθυστερώντας έτσι την άφιξη στον Ιτοκάβα από τον Ιούνιο στον Σεπτέμβριο του 2005. Επειδή η ουράνια μηχανική υπαγόρευε ότι έτσι κι αλλιώς το Χαγιαμπούσα έπρεπε να φύγει από τον αστεροειδή τον Νοέμβριο για να «προλάβει» τη Γη στη σωστή θέση, ο χρόνος που μπορούσε να διαθέσει στον Ιτοκάβα μειώθηκε κατά πολύ και ο αριθμός των προσεδαφίσεων μειώθηκε από τρεις σε δύο.
 Το 2005 δύο τροχοί αναδράσεων που ρύθμιζαν τον προσανατολισμό του σκάφους αχρηστεύθηκαν (ο ένας στις 31 Ιουλίου και ο άλλος στις 2 Οκτωβρίου). Μετά τη δεύτερη αστοχία, το Χαγιαμπούσα ήταν ακόμα σε θέση να περιστρέφεται γύρω από τους δύο αντίστοιχους άξονες, με χρήση των κινητήρων του. Κατά την JAXA, αφού η ολική χαρτογράφηση-απεικόνιση του Ιτοκάβα είχε ολοκληρωθεί, αυτό δεν αποτελούσε μείζον πρόβλημα, αλλά ο προγραμματισμός της αποστολής τροποποιήθηκε. Οι τροχοί που αστόχησαν ήταν αμερικανικής κατασκευής (της Ithaco Space Systems, Inc., της Νέας Υόρκης).
 Η «πρόβα» προσεδαφίσεως της 4ης Νοεμβρίου 2005 απέτυχε και επαναπρογραμματίσθηκε.
 Η αρχική απόφαση να ληφθούν δείγματα από δύο διαφορετικές τοποθεσίες του αστεροειδή άλλαξε όταν η μία από αυτές βρέθηκε να είναι υπερβολικά βραχώδης για ασφαλή προσεδάφιση.

Το ιστορικό της αποστολής
Μέχρι την εκτόξευση
Η ιδέα της αποστολής στο ιαπωνικό Ινστιτούτο Διαστήματος και Αστροναυτικής Επιστήμης (ISAS) πρωτοεμφανίσθηκε το 1986-1987, όταν διερευνήθηκε η δυνατότητα μιας αποστολής για συλλογή δειγμάτων στον αστεροειδή Αντέρωτα και οι ειδικοί συμπέραναν ότι η κατάλληλη τεχνολογία δεν είχε ακόμη αναπτυχθεί. Από το 1987 ως το 1994, μια μικτή ομάδα των ISAS και NASA μελέτησε αρκετές αποστολές, όπως τις NEAR και Stardust.

Το 1995 το ISAS επέλεξε τη συλλογή δείγματος από αστεροειδή ως αποστολή δοκιμών μηχανικής και τεχνολογίας, τη MUSES-C. Επιλέχθηκαν τότε δύο αστεροειδείς ως στόχοι, ο 4660 Νηρεύς ως κύριος στόχος και ο 1989 ML ως εναλλακτικός. Στη φάση σχεδιασμού ο Νηρεύς θεωρήθηκε εκτός βεληνεκούς και ο 1989 ML έγινε ο κύριος στόχος. Η αποτυχία του ιαπωνικού πυραύλου M-5 τον Ιούλιο του 2000 ανέβαλε την εκτόξευση για τον Νοέμβριο/Δεκέμβριο, καθιστώντας αδύνατη την προσέγγιση αμφότερων των αστεροειδών. Ως αποτέλεσμα, ο στόχος άλλαξε στον αστεροειδή 1998 SF36..

Το ταξίδι προς τον στόχο
Δύο εβδομάδες μετά την εκτόξευση, στις 27 Μαΐου 2003, άρχισε η δοκιμή των ιοντικών κινητήρων και στις 25 Ιουνίου άρχισε η λειτουργία τους με πλήρη ισχύ.

Η ISAS ζήτησε από το πρόγραμμα LINEAR, που είχε ανακαλύψει τον αστεροειδή με την προσωρινή ονομασία 1998 SF36, να τον ονομάσει προς τιμή του πρωτοπόρου Ιάπωνα πυραυλικού επιστήμονα Χιντέο Ιτοκάβα. Πράγματι, στις 6 Αυγούστου 2003 το Κέντρο Ελασσόνων Πλανητών ανέφερε ότι ο αστεροειδής είχε πάρει τη μόνιμη ονομασία «Ιτοκάβα».

Στις 31 Μαρτίου 2004 οι κινητήρες σταμάτησαν για την προετοιμασία του κοντινού περάσματος από τη Γη για να αυξηθεί η ταχύτητα του σκάφους, το οποίο έλαβε χώρα στις 19 Μαΐου. Στις 27 Μαΐου οι κινητήρες του σκάφους τέθηκαν και πάλι σε λειτουργία.

Στις 18 Φεβρουαρίου 2005 το Χαγιαμπούσα πέρασε από το αφήλιο της τροχιάς του, σε απόσταση 1,7 AU από τον Ήλιο. Στις 14 Αυγούστου η πρώτη εικόνα του Ιτοκάβα από το σκάφος δόθηκε στη δημοσιότητα, δείχνοντάς τον ως ένα απλό φωτεινό σημείο. Στις 28 Αυγούστου το Χαγιαμπούσα έσβησε τους κινητήρες ιόντων και έθεσε σε λειτουργία τους κινητήρες χημικού (διπλού) προωθητικού για τροχιακούς ελιγμούς. Αρχίζοντας από τις 4 Σεπτεμβρίου, οι κάμερες του σκάφους μπορούσαν να διακρίνουν το επίμηκες σχήμα του αστεροειδή, ενώ από τις 11 Σεπτεμβρίου άρχισαν να διακρίνονται μεμονωμένοι λοφίσκοι πάνω του. Στις 12 Σεπτεμβρίου το Χαγιαμπούσα απείχε 20 χιλιόμετρα από τον Ιτοκάβα και οι επιστήμονες της JAXA ανεκοίνωσαν ότι το διαστημόπλοιο είχε επισήμως «αφιχθεί».

 Στον Ιτοκάβα 
Στις 15 Σεπτεμβρίου 2005 δόθηκε στη δημοσιότητα μια έγχρωμη εικόνα του αστεροειδή (ο οποίος πάντως έχει γκρίζο χρώμα). Στις 4 Οκτωβρίου ανακοινώθηκε από την JAXA ότι το Χαγιαμπούσα είχε μετακινηθεί επιτυχώς σε απόσταση 7 χιλιομέτρων από τον Ιτοκάβα. Ανακοινώθηκε επίσης ότι ο δεύτερος τροχός αναδράσεων είχε αστοχία και ότι το σκάφος προσανατολιζόταν με τη βοήθεια των κινητήρων περιστροφής του. Στις 3 Νοεμβρίου το Χαγιαμπούσα έλαβε θέση μόλις 3,0 χιλιόμετρα από την επιφάνεια του Ιτοκάβα και στη συνέχεια άρχισε την κάθοδό του, που σχεδιαζόταν να περιλάβει την εκτόξευση σημαδιών για την προσεδάφιση και την απελευθέρωση της μονάδας προσεδαφίσεως MINERVA. Στην αρχή η κάθοδος πήγε καλά και λήφθηκαν εικόνες πλοηγήσεως με ευρυγώνιους φακούς. Ωστόσο, στις 1:50 UTC της 4ης Νοεμβρίου ανακοινώθηκε ότι εξαιτίας της ανιχνεύσεως ενός ανώμαλου σήματος η κάθοδος και οι παραπάνω ενέργειες είχαν αναβληθεί. Ο επικεφαλής της αποστολής Γιουνιτσίρο Καβαγκούτσι εξήγησε ότι το σύστημα οπτικής πλοηγήσεως δεν «κλείδωνε» τον αστεροειδή καλά, πιθανώς εξαιτίας του ακανόνιστου σχήματος του Ιτοκάβα. Απαιτήθηκε μια καθυστέρηση λίγων ημερών προκειμένου να εκτιμηθεί η κατάσταση και να γίνει νέος σχεδιασμός.

Στις 7 Νοεμβρίου το Χαγιαμπούσα απείχε 7,5 χιλιόμετρα από τον αστεροειδή και στις 9 του μήνα κατέβηκε σε ύψος 70 μέτρων για έλεγχο-δοκιμή της πλοηγήσεως προσεδαφίσεως και του υψομετρητή λέιζερ. Κατόπιν το σκάφος υψώθηκε και πάλι για να ξανακατέβει στα 500 μ., οπότε και απελευθέρωσε το ένα σημάδι στο διάστημα για έλεγχο της ικανότητας του σκάφους να το παρακολουθεί (αυτό επιβεβαιώθηκε). Από την ανάλυση των κοντινότερων εικόνων βρέθηκε ότι το Σημείο B που είχε επιλεγεί για την προσεδάφιση ήταν υπερβολικά βραχώδες. Το Σημείο Α («Θάλασσα Muses») επιλέχθηκε έτσι ως το μοναδικό για τις δύο προσεδαφίσεις.

Στις 12 Νοεμβρίου το Χαγιαμπούσα προσέγγισε την επιφάνεια σε απόσταση 55 μέτρων και απελευθέρωσε τη μονάδα προσεδαφίσεως MINERVA. Αλλά εξαιτίας ενός λάθους (βλ. την αντίστοιχη ενότητα) αυτή δεν έφθασε ποτέ στην επιφάνεια. Έτσι, στις 19 Νοεμβρίου 2005, το ίδιο το Χαγιαμπούσα προσεδαφίστηκε πάνω στον αστεροειδή. Υπήρξε σύγχυση κατά τη διάρκεια του ελιγμού και στη συνέχεια, σχετικώς με το τι ακριβώς είχε συμβεί, επειδή η κεραία υψηλής κατευθυντικότητας του σκάφους δεν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί κατά τη διάρκεια της τελικής φάσεως της επαφής, αλλά και εξαιτίας της μεταβάσεως της παρακολουθήσεως σε άλλον σταθμό εδάφους στη Γη. Αρχικώς μεταδόθηκε ότι το σκάφος είχε σταματήσει σε ύψος περί τα 10 μέτρα, αιωρούμενο επί ημίωρο για άγνωστους λόγους. Ο έλεγχος από τη Γη έστειλε εντολή για ακύρωση και άνοδο, αλλά μέχρι να αποκατασταθεί η επικοινωνία το σκάφος είχε ήδη μετακινηθεί σε ύψος 100 χιλιομέτρων από τον αστεροειδή, έχοντας θέσει τον εαυτό του σε κατάσταση ασφαλούς λειτουργίας (safe mode), περιστρεφόμενο αργά ώστε να σταθεροποιήσει τον έλεγχο των κινήσεών του. Ωστόσο, όταν μετά την αποκατάσταση των επικοινωνιών τα δεδομένα από την απόπειρα προσεδαφίσεως αναλύθηκαν στη Γη, η JAXA ανακοίνωσε (23 Νοεμβρίου) ότι το σκάφος είχε πράγματι προσεδαφιστεί στην επιφάνεια, σημειώνοντας τη δεύτερη προσεδάφιση τεχνητού αντικειμένου πάνω σε αστεροειδή στην ανθρώπινη ιστορία (μετά από αυτή του NEAR, που έγινε 4,7 χρόνια νωρίτερα). Δυστυχώς, η ακολουθία δειγματοληψίας υλικού δεν τέθηκε σε ισχύ, επειδή ένας αισθητήρας είχε ανιχνεύσει ένα εμπόδιο κατά την κάθοδο. Το σκάφος είχε επιχειρήσει να ακυρώσει την προσεδάφιση, αλλά επειδή ο προσανατολισμός του δεν ήταν ο κατάλληλος για άνοδο, επέλεξε να τεθεί σε κατάσταση ασφαλούς καθόδου. Αυτή η κατάσταση δεν επέτρεπε τη λήψη δείγματος, αλλά υπήρχε μεγάλη πιθανότητα μικροποσότητα σκόνης να είχε εκτιναχθεί μέσα στη χοάνη δειγματοληψίας όταν αυτή άγγιξε την επιφάνεια, οπότε το τμήμα του δοχείου δειγματοληψίας που ήταν εκείνη τη στιγμή προσαρτημένο στη χοάνη σφραγίσθηκε. Στις 25 Νοεμβρίου έγινε μία δεύτερη απόπειρα προσεδαφίσεως. Αρχικώς πιστεύθηκε ότι αυτή τη φορά το σύστημα δειγματοληψίας είχε ενεργοποιηθεί. Ωστόσο, μετέπειτα ανάλυση έδειξε ότι επρόκειτο μάλλον για μία ακόμη αποτυχία και δεν εκτοξεύθηκαν μικροσκοπικά βλήματα στην επιφάνεια, ώστε μετά να συλλεχθούν τα σωματίδια που θα τινάζονταν. Εξαιτίας διαρροής στο σύστημα προωθήσεως, το σκάφος τέθηκε σε «κατάσταση ασφαλούς αναμονής» (safe hold mode).

Στις 30 Νοεμβρίου η JAXA ανέφερε ότι ο έλεγχος και η επικοινωνία με το Χαγιαμπούσα είχαν αποκατασταθεί, αλλά παρέμενε ένα πρόβλημα με το σύστημα ελέγχου αναδράσεων, ίσως εξαιτίας ενός παγωμένου σωλήνα. Ο έλεγχος της αποστολής εργαζόταν για να επιλύσει το θέμα προτού να έρθει η κατάλληλη στιγμή για την επιστροφή στη Γη. Στις 6 Δεκεμβρίου το σκάφος απείχε 550 χιλιόμετρα από τον Ιτοκάβα. Στις 2 Δεκεμβρίου επιχειρήθηκε μια διόρθωση στον προσανατολισμό, αλλά ο κινητήρας δεν έδωσε αρκετή δύναμη. Την 3η Δεκεμβρίου ο άξονας Ζ του σκάφους βρέθηκε να έχει απόκλιση 20 ως 30 μοιρών από τον Ήλιο, η οποία αυξανόταν. Την επόμενη ημέρα, ως έκτακτο μέτρο, προωθητικό των ιοντικών κινητήρων (ιόντα ξένου) εκτοξεύθηκε για τη διόρθωση της περιστροφής του σκάφους, με επιτυχία. Στις 5 Δεκεμβρίου ο έλεγχος προσανατολισμού επιτεύχθηκε σε επίπεδο τέτοιο, ώστε να αποκατασταθεί η επικοινωνία δια της κεραίας μέσης κατευθυντικότητας, οπότε οι τηλεμετρικές θέσεις του σκάφους ανακτήθηκαν και αναλύθηκαν. Βρέθηκε ότι, εξαιτίας μιας διακοπής στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις 27 Νοεμβρίου, το αρχείο δεδομένων τηλεμετρίας ήταν ελαττωματικό. Στις 8 Δεκεμβρίου ο προσανατολισμός του σκάφους μεταβλήθηκε ξαφνικά και ως αποτέλεσμα χάθηκε η επικοινωνία του με τη Γη. Πιστεύεται ότι η απώλεια προσανατολισμού προκλήθηκε από τη διαρροή και απότομη εξάτμιση 8 ως 10 κυβ. εκατοστών καυσίμου. Αυτό το συμβάν υποχρέωσε σε αναμονή ενός ως δύο μηνών, ώστε το Χαγιαμπούσα να σταθεροποιηθεί πρώτα, με μετατροπή της μεταπτώσεως σε καθαρή (σταθερή) περιστροφή, και μετά έπρεπε ο άξονας αυτής της περιστροφής να στραφεί προς τον Ήλιο και τη Γη, με ένα συγκεκριμένο περιθώριο διαφοράς.

Το ταξίδι της επιστροφής
thumb |right |Η τροχιά του Χαγιαμπούσα κατά το ταξίδι της επιστροφής του στη Γη από τον Ιτοκάβα σε κινούμενο σχήμα.
Στις 7 Μαρτίου 2006 ανακοινώθηκε από τη JAXA ότι η επικοινωνία του Χαγιαμπούσα με τη Γη είχε αποκατασταθεί σταδιακά. Συγκεκριμένα στις 23 Ιανουαρίου 2006 ανιχνεύθηκε το «σήμα υπάρξεως» του σκάφους. Τρεις ημέρες αργότερα, το σκάφος αποκρίθηκε σε εντολές από τη Γη, μεταβάλλοντας το σήμα αυτό. Στις 6 Φεβρουαρίου διατάχθηκε μία εκτόξευση προωθητικού (αερίου ξένου) για ρύθμιση του προσανατολισμού, ώστε να βελτιωθεί η επικοινωνία. Ο ρυθμός μεταβολής στη διεύθυνση του άξονα ήταν περίπου 2 μοίρες ανά ημέρα. Στις 25 Φεβρουαρίου ανακτήθηκαν δεδομένα τηλεμετρίας από την κεραία μικρής κατευθυντικότητας και στις 4 Μαρτίου από την κεραία μέσης κατευθυντικότητας. Τέλος, στις 6 Μαρτίου η θέση του Χαγιαμπούσα υπολογίσθηκε στις 13.000 χιλιόμετρα «μπροστά» από τον Ιτοκάβα στην τροχιά του, με σχετική ταχύτητα 3 μέτρων ανά δευτερόλεπτο.

Την 1η Ιουνίου ο επικεφαλής της αποστολής Γ. Καβαγκούτσι δήλωσε ότι επιβεβαιώθηκε πως οι δύο εκ των τεσσάρων ιοντικών κινητήρων του σκάφους λειτουργούσαν κανονικά, κάτι που ήταν αρκετό για να επιστρέψει στη Γη. Στις 30 Ιανουαρίου 2007 ανακοινώθηκε από τη JAXA ότι λειτουργούσαν οι 7 από τους 11 ηλεκτρικούς συσσωρευτές του σκάφους και ότι η κάψουλα δειγμάτων ήταν σφραγισμένη. Στις 25 Απριλίου η JAXA ανάφερε ότι το «Γεράκι» είχε ξεκινήσει το ταξίδι της επιστροφής. Στις 29 Αυγούστου ανακοινώθηκε ότι και ο τρίτος κινητήρας ιόντων του σκάφους, είχε επανατεθεί σε λειτουργία με επιτυχία. Στις 29 Οκτωβρίου η JAXA ανέφερε ότι η πρώτη φάση της αλλαγής τροχιάς είχε ολοκληρωθεί και το σκάφος βρισκόταν σε κατάσταση σταθεροποιημένης περιστροφής. Στις 4 Φεβρουαρίου 2009 η JAXA ανέφερε την επιτυχημένη επαναλειτουργία των όλων κινητήρων και την έναρξη της δεύτερης φάσεως του ελιγμού τροποποιήσεως της τροχιάς για την επιστροφή στη Γη. Στις 4 Νοεμβρίου 2009 ο κινητήρας ιόντων D σταμάτησε αυτόματα να λειτουργεί εξαιτίας φθορών.  

Στις 19 Νοεμβρίου 2009 η JAXA ανακοίνωσε ότι είχε επιτευχθεί η σύζευξη της γεννήτριας ιόντων του κινητήρα B και του ουδετεροποιητή του κινητήρα A.   Αυτό κρίθηκε επαρκές για την απαιτούμενη μεταβολή της ταχύτητας του σκάφους, περίπου 2.200 μέτρα ανά δευτερόλεπτο από τα οποία τα 2.000 είχαν ήδη επιτευχθεί. Στις 5 Μαρτίου 2010 η λειτουργία των ιοντικών κινητήρων παύθηκε για να μετρηθεί η ακριβής τροχιά, ώστε να προετοιμασθεί ο Ελιγμός Διορθώσεως Τροχιάς Αφίξεως 1. Στις 27 Μαρτίου το Χαγιαμπούσα βρισκόταν σε τροχιά που θα περνούσε σε απόσταση 20 χιλιάδων χιλιομέτρων από το κέντρο της Γης, έχοντας μόλις ολοκληρώσει την επιχείρηση τροχιακής μεταφοράς από την τροχιά του Ιτοκάβα στην τροχιά της Γης. Στις 6 Απριλίου το σκάφος οδηγήθηκε σε πορεία επαφής με το «χείλος της Γης» (Earth rim trajectory) και προγραμματίσθηκε η άφιξη να γίνει 60 ημέρες αργότερα. Στις 4 Μαΐου έγιναν μικροδιορθώσεις για περισσότερη ακρίβεια.. Δύο ακόμα μικρομεταβολές της τροχιάς, στις 22-26 Μαΐου και στις 3-5 Ιουνίου, καθόρισαν την περιοχή εισόδου στην ατμόσφαιρα, ώστε το Χαγιαμπούσα να πέσει κοντά στο Γούμερα (Woomera) της Νότιας Αυστραλίας. Τέλος, μία απειροελάχιστη διόρθωση έγινε στις 9 Ιουνίου για μια κάθοδο ακριβείας στην έκταση της Αεροπορικής Βάσης Woomera Range Complex.

Η κάψουλα επιστροφής δειγμάτων αποσπάσθηκε από το Χαγιαμπούσα στις 10:51 UTC της 13ης Ιουνίου.

Είσοδος στην ατμόσφαιρα και ανάκτηση της κάψουλας
Η κάψουλα επιστροφής με τα δείγματα υλικού του αστεροειδή και το σκάφος εισήλθαν στη γήινη ατμόσφαιρα στις 13 Ιουνίου 2010, ώρα 13:51 UTC (23:21 τοπική ώρα).Mission Accomplished For Japan's Asteroid Explorer Hayabusa  Η κάψουλα, που έφερε θερμική ασπίδα, προσγειώθηκε ομαλά με αλεξίπτωτο, ενώ το κυρίως Χαγιαμπούσα, εισερχόμενο με ταχύτητα 12,2 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, διαλύθηκε και κάηκε σε μια μεγάλη σφαίρα φωτιάς.

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων παρακολούθησε την είσοδο της κάψουλας από ύψος 11,9 χιλιομέτρων, μέσα από το αερομεταφερόμενο εργαστήριο DC-8 της NASA.

Η κάψουλα είχε προβλεφθεί ότι θα προσγειωνόταν σε μία περιοχή 20 επί 200 χιλιομέτρων μέσα στην περιφραγμένη έκταση της Αεροπορικής Βάσης Woomera Range Complex της Νότιας Αυστραλίας. Ομάδες εδάφους περικύκλωσαν την περιοχή αυτή και εντόπισαν την κάψουλα με οπτική παρατήρηση και με τη βοήθεια ενός ραδιοσήματος. Τότε στάλθηκε μία ομάδα με ελικόπτερο και κατέγραψε τη θέση της με GPS. Η κάψουλα ανακτήθηκε με επιτυχία στις 7:08 UTC (16:38 τοπική ώρα) της 14ης Ιουνίου 2010. Τοποθετήθηκε μέσα σε διπλό πλαστικό σάκο γεμισμένο με καθαρό αέριο άζωτο για να μειωθεί ο κίνδυνος επιμολύνσεων από γήινη σκόνη και μικρόβια. Λήφθηκαν ακόμα και δείγματα από έδαφος στο σημείο της προσγειώσεως για αναφορά σε μια τέτοια περίπτωση. Μετά η κάψουλα συσκευάσθηκε μέσα σε ειδικό κιβώτιο με αερόστρωμα, ώστε να αποφευχθεί η έκθεσή της σε επιταχύνσεις μεγαλύτερες του 1,5 g κατά τη μεταφορά. Το κιβώτιο με την κάψουλα και τα κομμάτια της θερμικής ασπίδας της μεταφέρθηκαν στην Ιαπωνία με πτήση τσάρτερ, φθάνοντας στις εγκαταστάσεις της JAXA/ISAS στη Σαγκαμιχάρα στις 18 Ιουνίου.

Επιστημονική ανάλυση των δειγμάτων
Προτού η κάψουλα εξαχθεί από τον προστατευτικό σάκο, επιθεωρήθηκε με τομογραφία ακτίνων Χ ώστε να διαπιστωθεί η κατάστασή της. Μετά, το δοχείο δειγματοληψίας εξάχθηκε από την κάψουλα και η επιφάνειά του καθαρίστηκε με καθαρό άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα για την απομάκρυνση και τυχόν ιχνών υγρασίας. Στη συνέχεια ανοίχθηκε με ειδική συσκευή. Η εσωτερική πίεση στο δοχείο υπολογίσθηκε από τις μικροσκοπικές παραμορφώσεις του καθώς η πίεση του περιβάλλοντος αζώτου στον υπερκαθαρό θάλαμο μεταβαλλόταν, και οι πιέσεις εξισώθηκαν για την αποφυγή αποδράσεως τυχόν μορίων αερίου από το δείγμα κατά το άνοιγμα.

Επιβεβαίωση για την ύπαρξη υλικού του αστεροειδή
Στις 16 Νοεμβρίου 2010 η JAXA επιβεβαίωσε ότι τα περισσότερα σωματίδια που βρέθηκαν στο ένα από τα δύο τμήματα του δοχείου δειγματοληψίας του Hayabusa προερχόταν από τον αστεροειδή Ιτοκάβα. Η ανάλυση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης ταυτοποίησε περίπου 1.500 κόκκους ως σωματίδια πετρώματος του αστεροειδή. Μετά από μελέτη των αποτελεσμάτων από την ανάλυση και σύγκριση με ορυκτολογικές συστάσεις, οι περισσότεροι κόκκοι κρίθηκαν από τους ειδικούς ως εξωγήινης προέλευσης, οπότε προέρχονταν αναπόφευκτα από τον αστεροειδή-στόχο.

Η σύσταση των κόκκων στα δείγματα από το Χαγιαμπούσα ήταν πλησιέστερη με αυτή των μετεωριτών, παρά με αυτή των γήινων πετρωμάτων. Οι διαστάσεις των περισσότερων ήταν μικρότερες από 10 μικρόμετρα. Το υλικό ταιριάζει με χημικούς χάρτες της επιφάνειας του Ιτοκάβα που καταρτίσθηκαν με βάση δεδομένα εξ αποστάσεως από τα όργανα του σκάφους. Στα δείγματα βρέθηκαν συγκεντρώσεις των ορυκτών ολιβίνης και πυρόξενος.

Περαιτέρω μελέτη των δειγμάτων άρχισε μόλις το 2011 επειδή οι ερευνητές σχεδίαζαν ακόμα ειδικές τεχνικές χειρισμού, ώστε να αποφευχθεί επιμόλυνση των δειγμάτων κατά την επόμενη φάση των ερευνών.

Το 2013 η JAXA ανεκοίνωσε ότι οι 1.500 εξωγήινοι κόκκοι που είχαν ανακτηθεί αποτελούνταν από τα ορυκτά ολιβίνη, πυρόξενο, πλαγιόκλασο και ορυκτά του θειούχου σιδήρου.Japan launches second asteroid mission (Physicsworld.com) Η JAXA πραγματοποίησε λεπτομερείς αναλύσεις των δειγμάτων, τεμαχίζοντας τους κόκκους και εξετάζοντας την κρυσταλλική δομή τους στο ιαπωνικό κέντρο ακτινοβολίας συγχρότρου SPring-8.

Αποτελέσματα
Το τεύχος της 26ης Αυγούστου 2011 του περιοδικού Science φιλοξενούσε 6 άρθρα με ευρήματα από το υλικό που συνέλεξε το Χαγιαμπούσα. Η ανάλυση των επιστημόνων υπέδειξε ότι πιθανώς ο Ιτοκάβα ήταν αρχικώς μέρος ενός μεγαλύτερου αστεροειδή: Οι κόκκοι της χονδρής σκόνης που συλλέχθηκαν από την επιφάνειά του πιστεύεται ότι ήταν εκτεθειμένοι εκεί επί οκτώ περίπου εκατομμύρια έτη.

Ο Ιτοκάβα είναι αστεροειδής φασματικού τύπου S (λιθώδης), του οποίου η σύσταση ταιριάζει με αυτή ενός χονδρίτη μετεωρίτη τύπου LL (ταυτόσημη με εκείνη του μετεώρου του Τσελιάμπινσκ).

Επιδράσεις στον πολιτισμό
 Στην Ιαπωνία τρεις ανταγωνίστριες κινηματογραφικές εταιρείες ανακοίνωσαν την παραγωγή τριών διαφορετικών ταινιών μεγάλου μήκους με υπόθεση (όχι ντοκιμαντέρ) βασισμένες πάνω στην ιστορία του Χαγιαμπούσα, σε μία από τις οποίες (τη Hayabusa: Harukanaru Kikan, 2012) πρωταγωνιστεί ο Κεν Γουατανάμπε.Shoji, Kaori, "In a galaxy not so far away....", Japan Times, 23 Σεπτεμβρίου 2011, σελ. 20
 Η εταιρεία παιχνιδιών Lego κυκλοφόρησε ένα μοντέλο του Χαγιαμπούσα από τον ιστότοπο Cuusoo.

Δείτε επίσης
 Hayabusa2
 OSIRIS-REx

Παραπομπές

Βιβλιογραφία




Εξωτερικοί σύνδεσμοι

 Τεύχος του περιοδικού JAXA today με άρθρο για την αποστολή
 The Great Challenges of «Hayabusa» – World's first asteroid sample return mission, μικρό ντοκιμαντέρ στο επίσημο κανάλι της JAXA στο YouTube
 «Τα επιστημονικά και μηχανικά επιτεύγματα του Hayabusa κατά τις επιχειρήσεις στον Ιτοκάβα» (δελτίο τύπου της JAXA, 2 Νοεμβρίου 2005)
 Ειδική συνεδρία για τα αποτελέσματα της αποστολής Hayabusa, στο 37ο Συνέδριο Σεληνιακής και Πλανητικής Επιστήμης (Μάρτιος 2006)
 Ειδική συνεδρία για τα αποτελέσματα της αποστολής Hayabusa, στο 42ο Συνέδριο Σεληνιακής και Πλανητικής Επιστήμης (Μάρτιος 2011)
 Ειδικό τεύχος: «Hayabusa at Asteroid Itokawa», περιοδικό Science, τόμ. 312, τχ. 5778, σσ. 1273-1407, 2 Ιουνίου 2006
 Προκαταρκτικά επιστημονικά αποτελέσματα των ερευνών του Hayabusa στον Ιτοκάβα (σύνοψη του ειδ.τεύχους του Science), δελτίο τύπου των ISAS/JAXA
 Hayabusa Project Science Data Archive 
 Κλιπ της NASA από την επανείσοδο του Hayabusa στην ατμόσφαιρα της Γης
 [https://www.flickr.com/photos/aussmc/sets/72157624258750654/ Φωτογραφίες από την ανάκτηση της κάψουλας δειγμάτων από το Australian Science Media Centre

Κατηγορία:Μη επανδρωμένα διαστημικά σκάφη
Κατηγορία:Εξερεύνηση των αστεροειδών
Κατηγορία:Διαστημικό πρόγραμμα της Ιαπωνίας
Κατηγορία:Διαστημικές αποστολές το 2003