با وجود نگرانیهای اولیه دربارهی احتمال برخورد آن با زمین، اکنون مشخص شده که آپوفیس بهطور ایمن و در فاصلهای حدود ۳۲ هزار کیلومتری از زمین عبور خواهد کرد – هرچند باید توجه داشت که این فاصله حتی از برخی ماهوارههای مخابراتی زمینثابت هم کمتر است.
این عبور نزدیک، فرصتی بینظیر را در اختیار دانشمندان سیارکشناس قرار میدهد تا از نزدیک یکی از بازماندههای دوران آغازین منظومه شمسی را بررسی کنند و گروههای مختلفی در حال برنامهریزی برای استفاده از این فرصت هستند.
یک مقالهی جدید از ویکتور هرناندز مِخیا و همکارانش در مرکز هوافضای آلمان (DLR) مأموریتی تازه را پیشنهاد میکند که میتواند نگاه عمیقتری به درون آپوفیس ارائه دهد – از طریق بازگرداندن نمونهای از آن به زمین.
مأموریت APOSSUM (به معنای “نمونهبردار سطح آپوفیس”) با یک هدف اصلی طراحی شده است: بازگرداندن نمونهای از سیارک آپوفیس به زمین برای بررسی دقیق.
اما این مأموریت ساده نخواهد بود. انجام آن به سه مرحلهی عملیاتی متفاوت نیاز دارد که هر کدام چالشها و نیازمندیهای خاص خود را دارند.
مرحلهی اول: نزدیک شدن به سیارک.
APOSSUM قرار است با مأموریت RAMSES (مأموریت سریع آپوفیس برای ایمنی فضایی) که زیر نظر آژانس فضایی اروپا طراحی شده، به آپوفیس برسد. RAMSES وظیفه دارد آپوفیس را از فاصلهی حدود ۲۰ کیلومتری پایش کند. پس از جداسازی از فضاپیمای RAMSES، APOSSUM باید خود را به فاصلهی حدود ۱ کیلومتری از سطح آپوفیس برساند. برای این کار، از دو نوع مدلسازی استفاده میشود: یکی برای شکل فیزیکی سیارک و دیگری برای میدان گرانشی آن.
فرم کلی آپوفیس در مقایسه با سایر سیارکها نسبتاً خوب شناخته شده است. ناسا اندازههای آن را در سه بعد بهصورت ۴۵۰ متر، ۳۷۰ متر و ۱۷۰ متر تعریف کرده است.
برای مدلسازی میدان گرانشی در فاصلهی ۱ کیلومتری، از تکنیکی بهنام «هارمونیکهای کروی» استفاده میشود که دقت بالایی ندارد اما محاسبات را بسیار سادهتر میکند.
اما در مرحلهی دوم مأموریت که مربوط به فرود بر سطح آپوفیس است، دقت بسیار اهمیت پیدا میکند.
در این مرحله، دیگر نمیتوان ناهمگنی چگالی داخل سیارک را نادیده گرفت، زیرا این ناهمگنیها میتوانند بهشدت بر نحوهی فرود تأثیر بگذارند. در نتیجه، مدلسازی از فرض چگالی یکنواخت به سمت مدلهای پیچیدهتر با چگالی متغیر در بخشهای مختلف تغییر میکند. این تغییرات در مدلها مسیر حرکت فضاپیما را در شبیهسازیها بهطور قابلتوجهی تغییر داد.
این مسئله به مشکلی در کنترل حرکت فضاپیما تبدیل شد – و دقیقاً به همین دلیل نویسندگان دو روش کنترل مختلف را آزمایش کردند:
یکی کنترل تناسبی-مشتقی (PD) و دیگری کنترل ضربهای (Bang-Bang).
روش Bang-Bang که فقط دو حالت «روشن» یا «خاموش» برای پیشرانه دارد، باعث میشود فضاپیما سریعتر به محل فرود برسد. در مقابل، کنترل PD با استفاده از بازخورد حسگرها نیروی رانش را بهینه میکند و با اینکه سوخت کمتری مصرف میکند (و در نهایت گزینهی برتر شناخته شد)، نسبت به تغییرات چگالی در سطح سیارک بسیار حساس است و در برخی سناریوهای ساده حتی موفق به فرود نمیشود.
اگر فضاپیما بتواند بهدرستی بر سطح آپوفیس فرود آید، مرحلهی جمعآوری نمونه آغاز میشود.
هرچند که در مقاله جزئیات این بخش ذکر نشده، اما تجربیات گذشته نشان میدهد که این کار آسان نیست. در صورت موفقیت (و حتی در صورت شکست)، مرحلهی بعدی بازگشت فضاپیما به زمین است؛ جایی که APOSSUM باید از سطح آپوفیس جدا شده و به منطقهای دورافتاده در بیابانهای استرالیا بازگردد.
در این مرحله، زمانبندی بسیار حیاتی است.
طراحان مأموریت میخواهند بازگشت فضاپیما تداخلی با مشاهدات تلسکوپی از عبور نزدیک آپوفیس نداشته باشد. بنابراین، برنامهریزی بهگونهای انجام شده که فضاپیما در سمت مقابل زمین نسبت به مسیر عبور آپوفیس قرار گیرد.
یکی از نقاط مبهم اصلی در این مأموریت، برنامهی زمانی آن است.
بهترین زمان برای پرتاب این مأموریت 1 فروردین 1408 است – یعنی کمتر از چهار سال دیگر. طراحی، آزمایش و پرتاب یک مأموریت فضایی کامل در این بازهی زمانی، کاری بسیار دشوار است.
با این حال، با توجه به هیجان و توجه جهانی نسبت به این عبور نزدیک – که کمسابقهترین دیدار یک سیارک از زمین در چند دههی گذشته است – ممکن است منابع لازم برای اجرای مأموریت APOSSUM فراهم شود.