[論文レビュー] An investigation of the low-DeltaV near-Earth asteroids (341843) 2008 EV5 and (52381) 1993 HA. Two suitable targets for the ARM and MarcoPolo-M5 space missions

D. Perna, Marcel Popescu+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2016

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ひとこと要約

本研究は、NAAの小惑星回収ミッション（ARM）および欧州宇宙機関（ESA）のMarcoPolo-M5サンプルリターンミッションのための主要な標的として、2つの低ΔVの近地小惑星、(341843) 2008 EV5 および (52381) 1993 HA を調査した。可視光および近赤外線分光法と光度測定を用いて、2008 EV5 が均一な表面を持つC型小惑星であることを確認し、1993 HA がD型である可能性が高く、4.107時間の自転周期と細長い形状を示しており、サンプルリターンミッションにとって最適な標的に適していることが判明した。

ABSTRACT

The Asteroid Redirect Mission (ARM) under development by NASA is being planned to collect a multi-meter boulder from a near-Earth asteroid (NEA), and to bring it to the cis-lunar space in the mid-2020's for future study and exploitation by a crewed mission. The MarcoPolo-M5 project is being proposed in 2016 for the M5 mission opportunity by ESA, to bring back to Earth a sample from a very primitive D-type NEA. We aim to further characterize the physical properties of two optimal targets for sample return space missions, the low-DeltaV NEAs (341843) 2008 EV5 and (52381) 1993 HA. 2008 EV5 is the baseline target of ARM, but only one spectrum of this object exists in the literature. 1993 HA is a very favourable target for a space mission based on its dynamical properties: here we intend to assess if it is a suitable target for MarcoPolo-M5. We obtained visible spectroscopy of 2008 EV5 with the FORS2 instrument at ESO-VLT, at different rotational phases. We also obtained visible and near-infrared spectroscopy of 1993 HA, using the EFOSC2 and SOfI instruments at ESO-NTT. Visible photometry of 1993 HA was carried out within the IMPACTON project at the Observatorio Astronomico do Sertao de Itaparica (Brazil). Our new observations are in agreement with the C-type classification of 2008 EV5. We obtained five visible spectra which do not show any variability within the limits of noise, suggesting a homogeneous surface. We obtained the first ever spectroscopic dataset for 1993 HA, finding a featureless, red-sloped behaviour typical of D-types. We found that the synodic rotation period of 1993 HA is 4.107+-0.002 h. The derived lightcurve also suggests an elongated shape (axis ratio a/b>=1.71). At this stage 1993 HA does indeed seem to be the most favourable target for MarcoPolo-M5, though future observations are necessary to study it further.

研究の動機と目的

• NAAのARMミッションのベースライン標的である(341843) 2008 EV5 が、新しい可視光分光法によりC型分類に該当するかどうかを確認すること。
• 1993 HA の物理的および動力学的特性に基づき、ESAのMarcoPolo-M5サンプルリターンミッションの標的としての適性を評価すること。
• 光度曲線解析を用いて、1993 HA の協調自転周期および形状制約を特定すること。
• 可視光および近赤外線分光法を用いて両小惑星の表面組成を特徴づけ、サンプルリターンの科学的価値を評価すること。
• ARMミッションの標的決定が近づく中、観測期間が限られていることから、ミッション選定に不可欠な事前データを提供すること。

提案手法

• チリのパラナルに位置するESOの非常に大きな望遠鏡（VLT）のFORS2装置を用いて、2008 EV5 の5つの可視光スペクトルを、異なる自転位相で取得した。
• チリのラ・シルヤに位置するESOのニュー・テクノロジー望遠鏡（NTT）のEFOSC2およびSOfI装置を用いて、1993 HA の可視光および近赤外線分光法を取得した。
• ブラジルのセルタウ・ジ・イタパリカ天文台を用いたIMPACTONプロジェクトの一環として、1993 HA の可視光光度測定を実施した。
• 両小惑星の分類タイプを特定するため、スペクトルの吸収特徴およびスペクトル勾配に注目して、スペクトルデータを解析した。
• 光度曲線にフィットさせることで、1993 HA の協調自転周期を導出し、振幅および位相情報に基づいて、三軸楕円体形状の推定を行った。
• ARMおよびMarcoPolo-M5の要件と比較して、両標的のΔV値およびミッション期間を評価し、ミッション実現可能性を検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 (341843) 2008 EV5 は、複数位相の分光法に基づき、ARMミッションが求めるように均一なC型小惑星であると確認できるか？
• RQ2 (52381) 1993 HA の表面組成は何か？ また、MarcoPolo-M5サンプルリターンミッションに適したD型小惑星とみなせるか？
• RQ3 1993 HA の協調自転周期は何か？ また、サンプルリターンミッション運用の最適範囲内にあるか？
• RQ4 1993 HA の光度曲線から導かれる形状制約は何か？ また、細長い形か球形の形かを示唆するか？
• RQ5 1993 HA の動力学的特性（ΔV、ミッション期間）は、MarcoPolo-M5およびARMの要件と比較してどうか？

主な発見

• 2008 EV5 の5つの可視光スペクトルは、ノイズ限界内での変動が検出されず、C型分類に一致する均一な表面が確認された。
• 1993 HA の可視光および近赤外線分光法では、特徴のない赤斜めのスペクトルが観測され、D型小惑星に典型的なものであり、T型またはX型分類の可能性も低い信頼性で示された。
• 1993 HA の協調自転周期は 4.107 ± 0.002 時間と測定され、サンプルリターンミッション運用に最適な値であった。
• 1993 HA の光度曲線は、最小軸比 a/b ≥ 1.71 であることを示唆し、顕著な非球形性を示す三軸楕円体形状であると判明した。
• 1993 HA のΔVは 5.3 km/s であり、ミッション期間は 3.6 年と推定された。これは、MarcoPolo-M5ミッションにとって最もアクセス可能で有利な標的の一つである。
• 低アルベドおよび中程度の明るさであるが、2019年4月に V = 19.2 mag に達すると予想され、さらなる観測により物理的特性の精緻化が可能である。