Near Earth Asteroid Rendezvous (indicata attraverso l'acronimo NEAR e dal marzo del 2000 come NEAR Shoemaker) è stata una sonda spaziale della NASA, sviluppata per eseguire un rendezvous con un asteroide near-Earth e condurne osservazioni prolungate. È stata la prima della serie di missioni scientifiche appartenenti al Programma Discovery., 2005.
È stata lanciata il 17 febbraio 1996 a bordo di un razzo Delta II; un accurato piano di volo ha permesso di sorvolare l'asteroide 253 Mathilde prima di raggiungere 433 Eros. Il 20 dicembre 1998 si è rischiato seriamente di perdere la sonda, durante l'esecuzione della prima manovra che avrebbe dovuto portarla ad entrare in orbita attorno ad Eros venti giorni dopo., 1999. Ristabiliti i contatti dopo circa ventisette ore, fu necessario delineare un nuovo piano di volo che ha infine condotto la sonda ad entrare in orbita attorno all'asteroide il 14 febbraio 2000. Dopo un anno di osservazioni ravvicinate, il 12 febbraio 2001 è stato tentato un atterraggio sulla superficie di Eros, conclusosi con successo. Prolungata per altri quattordici giorni, la missione è terminata il seguente 28 febbraio.
Nel suo complesso, la missione è costata 220,5 milioni di dollari, 122 milioni dei quali utilizzati dall'Applied Physics Laboratory (APL) della Johns Hopkins University per lo sviluppo e la costruzione della sonda.
Obiettivi della missione
Obiettivo della missione era studiare in modo prolungato un asteroide, da selezionare tra gli asteroidi near-Earth (NEA) perché facili da raggiungere. Tra i possibili candidati individuati - 1943 Anteros, 3361 Orpheus, 4660 Nereus - fu preferito 433 Eros perché di dimensioni maggiori., 1995. Gli asteroidi near-Earth orbitano attorno al Sole in prossimità della Terra ed alcuni di essi ne intersecano l'orbita; sono oggetti, quindi, potenzialmente pericolosi e la loro scoperta ed il loro studio sono obiettivi prioritari di numerose istituzioni scientifiche internazionali.Per approfondire si veda la sezione "Progetti di prevenzione" nella voce Oggetto Near-Earth. Sebbene Eros non attraversi mai l'orbita della Terra, è il secondo NEA per dimensioni dopo 1036 Ganimede e il primo ad essere stato scoperto, nel 1898., 2002. Più in generale, l'esplorazione degli asteroidi è volta a raccogliere informazioni sul processo che condusse alla formazione dei pianeti nella più ampia formazione del Sistema solare.
Più specificatamente, erano obiettivi primari della missione determinare dimensioni, forma, massa, densità, moto di rotazione, oltre che morfologia e composizione superficiale di 433 Eros. Erano obiettivi secondari la «determinazione delle proprietà della regolite; la misurazione dell'interazione col vento solare; la ricerca di attività endogene; la determinazione della distribuzione della massa all'interno dell'asteroide attraverso la misurazione di precisione del campo gravitazionale e la variazione temporale del suo moto di rotazione»., 1995.
Seppur non indicata specificatamente tra gli obiettivi della missione, non va sottovalutata l'opportunità offerta di confrontare l'asteroide con i meteoriti scoperti sulla Terra e ottenere così dettagli sia sul quanto questi possano essere rappresentativi del corpo originario,, 2002. sia sul quanto i fenomeni collegati all'attraversamento dell'atmosfera terrestre e, successivamente, all'ambiente terrestre alteri le loro proprietà originarie.
Sviluppo + Piano dei costi Elementi di missione Previsti EffettiviSonda spaziale 122,1 113,5 Operazioni dopo il lancio 46,2 60,8 Quartier generale 2,7 2,7 Veicolo di lancio 43,5 43,5 Totale 214,5 220,5 valori espressi in milioni di dollari, 2005.
Una prima proposta di un rendezvous con un asteroide venne avanzata nel 1983 dal comitato per l'esplorazione del sistema solare della NASA (Solar System Exploration Committee). Indipendentemente, nel 1985 lo Science Working Group presentò sempre alla NASA una proposta di missione spaziale che intendeva raggiungere tale obiettivo, denominata Near Earth Asteroid Rendezvous., 2002. Il Jet Propulsion Laboratory (JPL) aveva quindi condotto uno studio di fattibilità, inquadrando la missione nell'ambito del Programma Observer che prevedeva missioni relativamente economiche per l'esplorazione dei pianeti del sistema solare interno (il costo previsto per ciascuna di esse sarebbe stato di 252 milioni di dollari)., 2005. Tuttavia la realizzazione della prima della serie, il Mars Observer, aveva condotto a ritardi e posticipi e ad un incremento del tetto di spesa, che raggiunse complessivamente gli 813 milioni di dollari quando nel 1993 la missione andò perduta ormai in prossimità di Marte. Ciò condusse alla cancellazione del Programma e gettò un generale discredito sull'effettiva possibilità di successo di missioni interplanetarie a basso costo.
Nel mentre, tra il 1989 ed il 1990, entro la Solar System Exploration Division della NASA veniva istituito un gruppo di lavoro che condusse all'ideazione di un nuovo programma di esplorazione spaziale a basso costo, il Programma Discovery,, 2005. che nel novembre del 1992 aveva ottenuto i favori del neoeletto Presidente della NASA, Daniel Goldin., 2005. Tra le missioni ritenute d'interesse, v'era nuovamente il rendezvous con un asteroide. Le direttive del programma imponevano che i costi per lo sviluppo e la costruzione della sonda non eccedessero i 150 milioni di dollari e che la missione fosse lanciata con un razzo Delta II, o altro vettore dal costo inferiore, oltre alcuni limiti sulla tempistica e sul costo della fase di operazioni dopo il lancio, che non avrebbe dovuto superare i 35 milioni di dollari., 1995., 2005.
Furono sottoposte alla NASA due proposte di missione, una presentata dal Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'altra dal dipartimento di scienze spaziali (Space Department) dell'Applied Physics Laboratory (APL) della Johns Hopkins University. Il JPL ritenne che fosse «improbabile» realizzare la missione entro i limiti di spesa indicati, proponendo quale possibile soluzione quella di avviare una produzione di piccola serie, di tre esemplari - in tal modo, la spesa per le produzioni successive alla prima si sarebbe ridotta., 2005. L'APL aveva una maggiore esperienza con missioni spaziali a basso costo, avendo sviluppato i satelliti Transit per la Marina degli Stati Uniti negli anni cinquanta ed avendo partecipato alla Strategic Defense Initiative negli anni ottanta,, 2005. e propose di costruire una sonda per un rendezvous con 1943 Anteros per 110 milioni di dollari., 2005.
Quando, tuttavia, la NASA sottopose nel 1992 la richiesta di finanziamento delle missioni del Programma Discovery al Congresso, la missione NEAR era stata rinviata ad una seconda fase del programma, venendole preferita la missione Mars Pathfinder, sviluppata dal JPL. Fu prevalentemente l'intervento della senatrice Barbara Mikulski, rappresentante del Maryland, a reintrodurre il finanziamento della missione al Senato. Per rendere la missione più interessante, inoltre, fu sviluppato un nuovo piano di volo che, a fronte di un lancio nel 1996, avrebbe permesso di raggiungere 433 Eros e sorvolare un secondo asteroide, 253 Mathilde, 2005. - per di più, una settimana prima che Mars Pathfinder ammartasse. La squadra guidata da Thomas B. Coughlin ebbe quindi 26 mesi per sviluppare, produrre e testare la sonda., 2005.
Caratteristiche tecniche
La configurazione della sonda ha risposto alle richieste di economicità, rapidità e affidabilità imposte dal programma di sviluppo puntando sulla semplicità, sulla ridondanza dei componenti chiave e sull'uso di tecnologie innovative in ambito spaziale., 2005.
Il corpo principale della sonda aveva la forma di un prisma, alto 2,8 m, a base ottagonale, dal diametro di circa 1,7 m. Sulla sua sommità era montata in modo fisso l'antenna parabolica ad alto guadagno, di 1,5 m di diametro, il magnetometro e quattro pannelli fotovoltaici in arseniuro di gallio, ognuno dei quali lungo 1,8 m e largo 1,2 m, che avrebbero fornito una potenza elettrica di 1800 W ad un'unità astronomica dal Sole, e 400 W alla massima distanza raggiunta dalla sonda, 2,2 UA. Sulla base erano montati, in modo fisso, i restanti strumenti scientifici., 1995. Erano inoltre presenti, quali ridondanze, altre due antenne, una con fascio a ventaglio (fan-beam antenna) e l'altra a basso guadagno., 1995.
La sonda era stabilizzata a tre assi. Il sistema propulsivo era contenuto nel corpo principale e sviluppato indipendentemente da esso. Si componeva di un motore a razzo bipropellente - ad idrazina e tetraossido di azoto - in grado di fornire una spinta di 450 N e caratterizzato da un impulso specifico di 313 s;Il motore principale era indicato come Large Velocity Adjust thruster e conseguentemente attraverso l'acronimo LVA. quattro motori a monopropellente - ad idrazina - in grado di fornire una spinta da 21 N, utilizzati per direzionare il vettore di spinta durante le accensioni del motore principale; ed altri sette motori a monopropellente - anch'essi ad idrazina - in grado di fornire una spinta da 3,5 N, utilizzati per le manovre in orbita attorno all'asteroide e, insieme a quattro ruote di reazione, per il controllo d'assetto., 1998. La sonda pesava a secco 468 kg e fu rifornita di carburante fino a raggiungere i limiti di lancio del razzo che l'avrebbe portata in orbita, ovvero 805 kg., 2002.
La navigazione era supportata da cinque sensori stellari digitali, un'unità di misura inerziale (IMU) ed un sensore stellare, puntato in direzione opposta rispetto agli strumenti. L'IMU si componeva di quattro accelerometri e di quattro giroscopi risonanti emisferici, che non hanno parti mobili perché sfruttano le proprietà della radiazione elettromagnetica, ma che non avevano ancora trovato applicazione nello spazio., 1995. Gli elementi principali del sottosistema di comando ed acquisizione dati erano due processori ridondanti e due registratori, di 1,1 e 0,67 Gbit di memoria, basati sulla DRAM Luna-C dell'IBM.
Strumenti ed esperimenti scientifici
La sonda era dotata di cinque strumenti scientifici - una fotocamera multispettrale, uno spettrometro infrarosso, uno spettrometro nei raggi X e gamma, un magnetometro e un altimetro laser - che pesavano complessivamente 56 kg, 1995. e costarono 15,4 milioni di dollari, relativamente piccoli e poco costosi, per una missione spaziale., 2005. Ciò fu ottenuto prevalentemente sviluppandoli sulla base di tecnologie allo stato solido che non avevano ancora trovato applicazione in ambito spaziale, ma che erano già commercialmente mature.
Fotocamera multispettrale La fotocamera multispettrale (Multi-Spectral Imager, MSI) fu sviluppata dall'Applied Physics Laboratory (APL) sulla base di uno strumento analogo che sarebbe volato a bordo del Midcourse Space Experiment, un satellite sviluppato dall'APL per la Ballistic Missile Defense Organization (Organizzazione per la difesa missilistica balistica), un'agenzia del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. In tal modo si poté ottenere ad un costo relativamente contenuto, uno strumento di elevata validità scientifica.
La fotocamera operava nel visibile e nel vicino infrarosso, a lunghezze d'onda comprese tra 450 e . Il suo obiettivo primario sarebbe stato di determinare la forma dell'asteroide e di identificare le caratteristiche morfologiche e mineralogiche presenti sulla sua superficie. Montava ottiche refrattive di applicazione spaziale, con una ruota portafiltri con otto posizioni, con sette filtri dedicati all'individuazione di silicati ferrosi e l'ottavo selezionato perché fosse d'ausilio durante la navigazione. La fotocamera aveva un campo di vista (field of view o FOV) di 50,6 × (pari a 2,93 × 2.26°), che veniva tradotto in 537 × 244 pixel. Quale rilevatore era utilizzata una striscia di charge-coupled device o CCD., 2002., 1995.
Nella fase operativa, lo strumento era comandato da un gruppo scientifico presso la Cornell University, diretto da Joseph Veverka., 2005.