[论文解读] 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

Astro and Planetary Science参考文献 28被引用 5

一句话总结

本研究调查了两颗低ΔV近地小行星（341843）2008 EV5 和（52381）1993 HA，作为美国国家航空航天局（NASA）小行星取样返回任务（ARM）和欧洲空间局（ESA）MarcoPolo-M5 任务的首选目标。通过可见光与近红外光谱及光度测量，作者确认2008 EV5为C型小行星，表面均质；并确定1993 HA为可能的D型小行星，自转周期为4.107小时，呈拉长形貌，是取样返回任务的理想目标。

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.

研究动机与目标

• 利用新的可见光光谱，确认（341843）2008 EV5作为NASA ARM任务基准目标的C型分类。
• 基于其物理与动力学特性，评估（52381）1993 HA作为ESA MarcoPolo-M5取样返回任务目标的适用性。
• 通过光变曲线分析，确定1993 HA的恒星日自转周期与形状约束。
• 利用可见光与近红外光谱，表征两颗小行星的表面成分，以评估其取样返回的科学价值。
• 为任务选择提供关键的预任务数据，尤其考虑到ARM目标最终确定前的观测窗口有限。

提出的方法

• 利用位于智利帕拉纳的欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）上的FORS2仪器，在不同自转相位下获取了2008 EV5的五组可见光谱。
• 利用位于智利拉西拉的欧洲南方天文台新技术望远镜（NTT）上的EFOSC2与SOfI仪器，获取了1993 HA的可见光与近红外光谱。
• 在IMPACTON项目框架下，利用巴西塞尔塔奥·迪·伊塔帕里卡天文台对1993 HA进行了可见光光度测量。
• 通过分析光谱数据，对两颗小行星的分类类型进行判定，重点关注吸收特征与光谱斜率。
• 通过拟合1993 HA的光变曲线，推导其恒星日自转周期，并利用光深与相位信息估算其三轴椭球形状。
• 通过对比两颗目标的ΔV值与任务时长与ARM及MarcoPolo-M5任务要求，评估任务可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于多相位光谱测量，（341843）2008 EV5是否为均质C型小行星，符合ARM任务要求？
• RQ2 （52381）1993 HA的表面成分为何？其是否符合D型小行星特征，适合作为MarcoPolo-M5取样返回任务的目标？
• RQ3 1993 HA的恒星日自转周期是多少？是否处于取样返回任务操作的最优范围内？
• RQ4 从1993 HA的光变曲线中可推导出何种形状约束？其是否指示拉长形或球形构型？
• RQ5 1993 HA的动力学特性（ΔV、任务时长）与MarcoPolo-M5及ARM任务要求相比如何？

主要发现

• 2008 EV5的五组可见光谱在噪声范围内未显示可检测的变异性，证实其表面均质，与C型分类一致。
• 1993 HA的可见光与近红外光谱显示为无特征、红斜率的光谱，典型特征为D型小行星，其T型或X型分类在较低置信度下可能成立。
• 1993 HA的恒星日自转周期测定为4.107 ± 0.002小时，为取样返回任务操作的理想值。
• 1993 HA的光变曲线表明其为拉长形貌，最小轴比a/b ≥ 1.71，指示具有显著非球形特征的三轴椭球体。
• 1993 HA的ΔV为5.3 km/s，任务时长估计为3.6年，使其成为MarcoPolo-M5任务中最易接近且最有利的目标之一。
• 尽管反照率低且亮度适中，1993 HA预计在2019年4月达到V = 19.2等，可支持进一步观测以进一步精化其物理特性。