De Amerikaanse Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) Shoemaker missie was een eerste project uit NASA's Discovery Program. Tijdens deze complexe ruimtemissie bracht de onbemande NEAR Shoemaker ruimtesonde een bezoek aan het Near Earth Object (NEO) 433 Eros waar het uiteindelijk ook in februari 2001 op landde.
Dit ruimtetuig werd genoemd naar de Amerikaanse geoloog, astronoom en kometenjager Eugene Merle Shoemaker die ondermeer samen met zijn vrouw 32 kometen en 40 asteroïden ontdekte. NEAR Shoemaker was het eerste ruimtetuig dat een zachte landing maakte op het oppervlak van een asteroïde en bezorgde wetenschappers zeer veel nieuwe informatie over de eigenschappen van asteroïden.
NEAR Shoemaker ruimtesonde
De NEAR Shoemaker ruimtesonde had een gewicht van ongeveer 800 kiliogram waarvan 56 kilogram wetenschappelijke instrumenten. Het ruimtetuig zelf had een achthoekige vorm en werd voorzien van vier 1,8 x 1,2 meter grote zonnepanelen die op een afstand van 329 000 000 kilometer van de Aarde (2,2 Astronomische Eenheden) nog 400 watt aan energie konden leveren. Het propulsiesysteem van de NEAR Shoemaker ruimtesonde bestond uit één hoofdmotor (450 Newton) en elf kleinere motoren (21 Newton en 3,5 Newton). Aan boord van het ruimtetuig werd 209 kilogram aan hydrazine en 109 kilogram aan andere brandstof ondergebracht in verschillende brandstoftanks. Het ruimtetuig werd voorzien van een Multi-Spectral Imager (MSI) voor het maken van foto's en het onderzoek naar de samenstelling van Eros, een NEAR Infrared Spectrometer (NIS) voor het onderzoek naar mineralen in het oppervlak van Eros, een NEAR Laser Rangefinder (NLR) voor topografische doeleinden, een X-ray/Gamma-Ray Spectrometer voor het meten van röntgen- en gammastralen en een Magnetometer voor onderzoek naar het magnetisch veld van Eros. De Project Scientist van deze missie was Dr. Andrew Chang van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.
Artistieke impressie van de NEAR Shoemaker ruimtesonde - Foto: NASA
Lancering en missie
NEAR Shoemaker werd op 17 februari 1996 in de ruimte gebracht vanop Cape Canaveral door een Amerikaanse Delta 2 raket. De PAM-D 'upper stage' zorgde ervoor dat de ruimtesonde zijn baan rond de Aarde kon verlaten waarna NEAR Shoemaker begon aan zijn eerste fase uit zijn reis naar de asteroïde Eros. Tijdens deze reis verbleef het ruimtetuig gedurende lange tijd in een soort slaapmodus. Op 27 juni 1997 vloog NEAR Shoemaker met een snelheid van 9,93 kilometer per seconde op een afstand van 1 200 kilometer langs de asteroïde Mathilde. Tijdens deze scheervlucht maakte de ruimtesonde meer dan 500 foto's van Mathilde waardoor 60% van het oppervlak van dit hemellichaam in kaart kon gebracht worden. Daarnaast kregen wetenschappers dankzij deze scheervlucht ook de kans om meer te leren over de massa, de omvang en de samenstelling van deze asteroïde. Op 3 juli 1997 voerde NEAR Shoemaker een eerste belangrijk manoeuvre uit waarbij de snelheid van het tuig minderde met 279 meter per seconde. In januari 1998 werd een zogenaamde 'Earth gravity assist swingby' uitgevoerd waarbij het ruimtetuig op een afstand van 540 kilometer langs de Aarde vloog om op deze manier de baan en de snelheid van de sonde te wijzigen. Op 20 december 1998 was een eerste van vier geplande ontstekingen gepland van de hoofdmotor van NEAR Shoemaker maar nadat de motor gestart werd, stopte deze al onmiddellijk waarna het ruimtetuig begon rond te tollen en zichzelf in een veilige modus onderbracht. Door het rondtollen van het ruimtetuig werden de kleinere stuurraketten duizenden keren tot ontbranding gebracht waardoor men 29 kilogram aan brandstof kwijtspeelde. De vluchtleiding kreeg daarnaast ook geen contact meer met de ruimtesonde waardoor het einde van deze missie in zicht kwam. Uiteindelijk kon men opnieuw contact leggen met NEAR Shoemaker waarna de ruimtesonde op 23 december 1998 met een snelheid van 965 meter per seconde op een afstand van 3 827 kilometer langs Eros vloog. Tijdens deze eerste scheervlucht werden de eerste foto's van Eros naar de Aarde gestuurd en werden de eerste metingen uitgevoerd met een infraroodspectrograaf. Op 3 januari 1999 werd opnieuw een belangrijk baanmanoeuvre uitgevoerd zodat de ruimtesonde dezelfde snelheid kreeg als Eros. Op 12 augustus 1999 werd de hoofdmotor van NEAR Shoemaker gedurende twee minuten tot ontbranding gebracht zodat NEAR Shoemaker nu een snelheid had van 300 kilometer per uur. Na dertien maanden in een heliocentrische baan te hebben verbleven, bevond NEAR Shoemaker zich op 14 februari 2000 in een baan van 321 x 366 kilometer om Eros. Deze baan werd op 14 juli 1999 met 35 kilometer verlaagd waarna het ruimtetuig tien dagen lang in deze positie om Eros verbleef.
In 2000 maakte NEAR Shoemaker deze opnamen van de asteroïde Eros - Foto: NASA
Landing op de asteroïde Eros
Op 13 december 2000 bevond NEAR Shoemaker zich in een baan om Eros op een afstand van 35 kilometer van het hemellichaam. Hierna volgde vanaf 24 januari 2001 een reeks van scheervluchten waarbij de ruimtesonde op minder dan 6 kilometer van de asteroïde vloog. Op 28 januari 2001 passeerde NEAR Shoemaker Eros op een afstand van 3 kilometer waarna het ruimtetuig begon aan een gecontroleerde afdaling. Tijdens de 4,5 uur durende afdaling stuurde het ruimtetuig 69 close-up foto's van het oppervlak van Eros naar de Aarde. Uiteindelijk landde NEAR Shoemaker op 12 februari 2001 met een snelheid van 6,4 kilometer per uur op het oppervlak van Eros en als wonder bleek het ruimtetuig hierbij niet beschadigd te zijn. NEAR Shoemaker werd hierdoor 's werelds eerste ruimtetuig dat een zachte landing maakte op een asteroïde. Na de landing bleek de ruimtesonde nog te werken waardoor wetenschappers de kans kregen om vanop het oppervlak van de asteroïde dit hemellichaam verder te bestuderen. Op 28 februari 2001 werd door NASA de laatste data ontvangen van NEAR Shoemaker. Een poging om opnieuw contact te leggen met het tuig op 10 december 2002 mislukte. Het ruimtetuig zal nog miljoenen jaren op het oppervlak van de asteroïde verblijven als stambeeld van de menselijke verkenning van het zonnestelsel.
Opname van de asteroïde Eros gemaakt met de Laser Rangefinder (NLR) aan boord van de
NEAR Shoemaker ruimtesonde - Foto: NASA
Ontdekkingen
Doordat NEAR Shoemaker na zijn landing op de asteroïde Eros nog functioneerde, kregen wetenschappers de unieke kans om dit hemellichaam uitgebreid te bestuderen. Zo ontdekte men dat de temperatuur op het oppervlak van Eros varieerde van 100° Celsius tot -150° Celcius. De zwaartekracht op de asteroïde was heel zwak. Een mens met een gewicht van 90 kilogram zou op Eros slechts 50 gram wegen. Dit 33 x 13 kilometer grote aardappelvormige rotsblok zou volgens onderzoekers in de beginjaren van ons zonnestelsel ontstaan zijn. Uit metingen bleek dat het oppervlak bestond uit regoliet. Dankzij de vele scheervluchten langs Eros konden wetenschappers het oppervlak van deze asteroïde volledig in kaart brengen. NEAR Shoemaker stuurde maar liefst 160 000 foto's van het oppervlak terug naar de Aarde en voerde 11 miljoen lasermetingen uit.
Kostprijs
Aangezien de NEAR Shoemaker missie deel uitmaakte van NASA's Discovery Program mocht de ontwikkeling en de bouw van het ruimtetuig niet meer kosten dan 150 miljoen dollar. Uiteindelijk had de volledige missie een prijskaartje van 224 miljoen dollar waarvan 125 miljoen dollar besteed werd aan de bouw van het ruimtetuig en 44,6 miljoen dollar aan de lancering.
