The Power of Sample Return Missions - Stardust and Hayabusa

Abstract

Abstract. Sample return missions offer opportunities to learn things about other objects in our Solar System (and beyond) that cannot be determined by observations using in situ spacecraft. This is largely because the returned samples can be studied in terrestrial laboratories where the analyses are not limited by the constraints -power, mass, time, precision, etc. -imposed by normal spacecraft operations. In addition, the returned samples serve as a scientific resource that is available far into the future; the study of the samples can continue long after the original spacecraft mission is finished. This means the samples can be continually revisited as both our scientific understanding and analytical techniques improve with time.These advantages come with some additional difficulties, however. In particular, sample return missions must deal with the additional difficulties of proximity operations near the objects they are to sample, and they must be capable of successfully making a round trip between the Earth and the sampled object. Such missions therefore need to take special precautions against unique hazards and be designed to successfully complete relatively extended mission durations.Despite these difficulties, several recent missions have managed to successfully complete sample returns from a number of Solar System objects. These include the Stardust mission (samples from Comet 81P/Wild 2), the Hayabusa mission (samples from asteroid 25143 Itokawa), and the Genesis mission (samples of solar wind). This paper will review the advantages and difficulties of sample return missions in general and will summarize some key findings of the recent Stardust and Hayabusa missions.

Molecular ions in the O-rich evolved star OH231.8+4.2: HCO+, H13CO+and first detection of SO+, N2H+, and H3O+

“…In the interstellar medium (including molecular clouds, star-forming regions, PDRs, etc.) more than 30 molecular ions have been detected, however, in the envelopes around low-to-intermediate mass evolved stars detections still remain scarce and limited to HCO + in most cases (see, e.g., Sandford 2011 (Cernicharo et al 1997;Hasegawa & Kwok 2001;Zhang et al 2008, and references therein) and the pre-PN CRL618, where HCO + and N 2 H + are detected (Bujarrabal et al 1988;Pardo et al 2007). Recently, the ion OH + has been detected with Herschel in five PNe (Etxaluze et al 2014;Aleman et al 2014).…”

An Analysis of Optimality of Trajectories for Mission Earth–Asteroid–Earth

“…Особенно важны экспедиции к таким телам, предполагающие после исследования небесного тела возврат КА к Земле и доставку спускаемого аппарата (СА) с научными результатами на поверхность Земли. В частности, особенно важно взять образцы грунта небесного тела и в СА доставить их на Землю для изучения в наземных лабораториях [1][2][3][4][5]. В работе рассматривается метод анализа энергетически оптимальных траекторий экспедиции Земля-астероид-Земля, основанный на построении сопряженных функций, он применяется к анализу экспедиции на астероид Апофис.…”

“…Затем от КА отделяется СА, он входит в атмосферу Земли, осуществляется его аэродинамическое торможение и посадка на поверхность Земли. В основном варианте анализа полагаем, что при подлете к Земле для уменьшения энергетических затрат тормозной импульс скорости двигателем не сообщается, аналогично [1,2], и КА входит в атмосферу с гиперболической скоростью. В этом случае энергетические затраты на экспедицию в номинале определяются тремя величинами импульсов скорости V 1 , V 2 , V 3 .…”

“…В основном варианте анализа траекторий экспедиции рассмотрен случай управления, когда для уменьшения энергетических затрат нет торможения движения КА перед входом в атмосферу Земли, V 4 = 0, аналогично проектам [1][2][3][4][5]. В качестве дополнительного варианта рассмотрен также случай торможения и входа КА в атмосферу с вытянутой эллиптической орбиты, аналогично [9].…”

Optimum trajectories for an Earth–asteroid–Earth mission with a high thrust flight

“…Циолковский отмечал это [1]. Уже реализованы два проекта полётов к малым телам Солнечной системы с возвратом к Земле образцов их вещества: "Stardust" (США), "Hayabusa" (Япония) [2]. Сейчас реализуются ещё два таких проекта -"Hayabusa-2" (Япония), "OSIRIS-REx" (США) [3].…”