Hayabusa

[Scorus]

WPROWADZENIE
Hayabusa (nazwa nadana po udanym starcie oznaczająca po japońsku "Sokół", pierwotne oznaczenie to MUSES-C - Mu Space Engineering Spacecraft C, co oznaczała trzeci czyli C statek kosmiczny do testów inżynieryjnych wystrzelony za pomocą rakiety nośnej serii M czyli Mu) była piątą w historii (po Sakigake, Suisei, Hiten i Nozomi) sondą japońską. Została zbudowana we współpracy z NASA. Celem misji była weryfikacja czterech nowych technologii: japońskiego silnika jonowego, systemu nawigacji autonomicznej, metody uzyskiwania próbek z małych ciał Układu Słonecznego, oraz dostarczenia niewielkich próbek na Ziemię. Sonda zbliżyła się do malej planetoidy 25413 Itokawa (znanej również pod numerem 1998 SF36), wykonała próby pobrania z niej próbki gruntu i powróciła na Ziemię. Przeprowadziła również próbkę pozostawienia małego robota MINERVA na powierzchni planetoidy. Do naukowych celów misji należały również szczegółowe badania kształtu, topografii, rotacji, koloru, składu i gęstości powierzchni; badania cech fotometrycznych i polarymetrycznych; oraz badania budowy wnętrza planetoidy.

[Scorus]

HAYABUSA

KONSTRUKCJA
Sonda Hayabusa miała kształt prostopadłościanu. Jej korpus miał wymiary 1.5 x 1.5 x 1.05 metra. Masa własna wynosiła 415 kilogramów. Masa całkowita wynosiła 530 kilogramów. Masa paliwa chemicznego (czterotlenku azotu i hydrazyny) wynosiła 50 kilogramów, masa ksenonu dla silników jonowych - 65 kilogramów, a masa kapsuły powrotnej - 25 kilogramów.

Energii elektrycznej dostarczały dwa skrzydła fotoogniw słonecznych. Każde skrzydło składało się z trzech paneli fotowoltaicznych. Całkowita powierzchnia paneli wynosiła 12 metrów kwadratowych. W odległości 1 AU od Słońca dostarczały one 700 W mocy. Ogniwa były wykonanie z arsenku galu. Wyprodukowana przez nie energia ładowała baterie niklowo - metaliczne (Ni - MH) o łącznej pojemności 15 A/h.

Silniki chemiczne używane były do krótkotrwałych manewrów oraz kontroli orientacji przestrzennej sondy. Zostały umieszczone w narożnikach w dolnej części korpusu sony. Ciąg silniczków napędu chemicznego wynosił 22 N. Impuls właściwy wynosił 290 sekund.

Cztery silniczki jonowe (oznaczone jako silniki A, B, C i D) zostały umieszczone na bocznej powierzchni statku. Były używane do uzyskiwania większych zmian szybkości w dużych okresach czasu.. Silniki te mogły osiągnąć ciąg na poziomie 15 - 20 mN. Impuls całkowity wynosił 2980 sekund. Każdy z czterech silników jonowych  składał się ze źródła jonów, elektrody w postaci siatki przyspieszającej jony, oraz neutralizatora usuwającego ładunek elektryczny wyrzucanego gazu. Do wytwarzania plazmy w źródle jonów zastosowano źródło mikrofalowe. Była to jedna z testowanych technologii. W innych rodzajach silników jonowych używano w tym celu ładunku elektrycznego, co zmniejszało ich żywotność. Elektrody zostały wykonane główne z materiałów kompozytowych opartych na węglu. Dzięki temu były bardziej trwałe od używanych do tej pory elektrod z molibdenu. Z zastosowaniem tych technologii okres funkcjonalności silników był około 3 razy większy od innych typów silników jonowych. Łączy czas ich pracy w trakcie powrotu na Ziemię był zaplanowany na 14 000 godzin. Podczas testów naziemnych silniki tego typu pracowały 18 000 godzin. Całkowita zmiana szybkości w czasie misji była zaplanowana na około 4000 m/s. Do planowego przeprowadzenia misji wystarczały 3 silniki, a silnik 4 był zapasowy.
System komputerowy statku zapewniał częściowo autonomiczne działanie w czasie braku łączności z Ziemią, wykonywał rozkazy z Ziemi, oraz zarządzał danymi naukowymi i dotyczącymi funkcjonowania statku kosmicznego. Dane przed transmisją na Ziemię były zapisywane przez rejestrator jednoczęściowy (Soli-State Recorder - SSR).

Łączność z Ziemią zapewniała antena paraboliczna dużego zysku (High-Gain Antenna - HGA) umieszczona na górnej powierzchni sondy. Miała ona średnicę 1.5 metra i moc 20 W. Komunikacja przez tą antenę odbywała się w paśmie X. Dodatkowo sonda posiadała antenę małego zysku (Low-Gain Anetnna - LGA) pracującą w paśmie X oraz antenę średniego zysku (Medium Gain Antenna - MGA) pracującą w paśmie S. Antena małego zysku została umieszczona nad anteną paraboliczna, koło czujnika Słońca (Sun Sensor). Antenę małego zysku umieszczono na bocznej powierzchni przeciwległej do napędu jonowego, nad kapsułą powrotną. Na tej powierzchni znajdował się także szukacz gwiazd używany w celach nawigacyjnych (Star Tracker - STT).

Pojazd był stabilizowany trójosiowo. Oprócz wspomnianego szperacza gwiazd STT i sensora Słońca danych nawigacyjnych dostarczała kamera szeroko i wąskokontna, oraz bezwładnościowa jednostka odniesienia z żyroskopami i przyspieszeniomierzami. W czasie lądowań na planetoidzie danych nawigacyjnych dostarczały też sensory eksperymentalne - detektor światła i odległościomierz (Light Detection and Ranging - LIDAR); dalmierz laserowy (Laser Range Finder - LRF); oraz sensory wachlarza wiązek (Fan Beam Sensors - FBS). Kontrolę orientacji przestrzennej zapewniały koła reakcyjne, oraz wymienione już silniczki chemiczne.

Kontrolę temperatury wewnętrznej zapewniały grzejniki, radiatory, oraz wielowarstwowa izolacja.

Kapsuła powrotna sondy, w której miały zostać umieszczone próbki z planetoidy miała kształt półkuli. Charakteryzowała się średnicą 40 centymetrów i wysokością 20 centymetrów. Jej Właściwa kapsuła zawierająca pojemnik na próbki znajdowała się we wnętrzu dwuczęściowej osłony. Miała masę 17 kg. Zawierała też radiolatarnię, która ułatwiła jej odnalezienie po lądowaniu. Część zaokrąglona zewnętrznej osłony była osłoną termiczną o grubości 3 centymetrów. Zastosowano w niej albator CPR (Carbon Phenoric Resin). Maksymalna szybkość przenikania ciepła do wnętrza kapsuły była kilkadziesiąt razy wyższa niż w przypadku wahadłowca i kilka razy większa od modułu powrotnego statku Apollo. Dobranie więc odpowiedniego materiału ablacyjnego było dużym wyzwaniem. Osłona termiczna była zamknięta płaską pokrywą górną.  Po odłączeniu od reszty sondy kapsuła była stabilizowana obrotowo. Po wyhamowaniu w atmosferze osłona termiczna i pokrywa górna zostały oddzielone, a sama kapsuła wylądowała na Ziemi za pomocą spadochronu.

[Scorus]

SPRZĘT DODATKOWY
Dodatkowo na pokładzie sondy znajdowały się cztery inne obiekty: trzy znaczniki celu (Target Marker - TM) i łazik skaczący MINERVA (Micro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid). Zostały one umieszczone na dole próbnika. Zadaniem TM była pomoc podczas lądowań na powierzchni planetoidy i pobierania próbek (patrz dalej). MINERVA była miniaturowym pojazdem, który miał poruszać się po powierzchni planetoidy. Miał posłużyć do badań inżynieryjnych oraz naukowych.

Pierwotnie w NASA planowano również budowę malutkiego skaczącego pojazdu MUSES-CN (synonim Small Science Vehicle - SSV). Pojazd miał posiadać także koła, jednak ich użycie mogło okazać się niemożliwe z uwagi na małą siłę tarcia na powierzchni planetoidy. Z projektu wycofano się jednak 3 listopada 2001r z przyczyn finansowych. Opracowano jednak ogólny projekt łazika. Miał on mieć kształt prostopadłościanu z masą ok. 1 kilogramów. Energii elektrycznej dostarczałyby ogniwa słoneczne pokrywające górną powierzchnię pojazdu. W skład aparatury naukowej mała wejść kamera multispektralna (Multispectral Camera); spektrometr bliskiej podczerwieni (Nera-Infrared Spectrometer) oraz spektrometr promieniowania rentgenowskiego i cząstek alfa (Alpha/X-ray Spectrometer - AXS). Do głównych zadań robota miały należeć: badania tekstury, morfologii, i składu warstwy powierzchniowej w skalach mniejszych niż 1 cm; badania pionowej struktury regolitu poprzez obserwacje obszarów jego zaburzeń i śladów kół łazika; oraz nałożenie ograniczeń na cieplne i mechaniczne właściwości warstwy powierzchniowej.

[Scorus]

WYPOSAŻENIE
W skład podstawowej aparatury naukowej sondy Hayabusa wchodziły 3 instrumenty: fluorescencyjny spektrometr promieniowania rentgenowskiego (X-ray Fluorescence Spektrometer - XRS); spektrometr bliskiej podczerwieni (Near Infrared Spektrometer - NIRS); oraz wyposażenie do pobierania próbek gruntu (Sampling Device - SAMP). Oprócz tego sonda posiadała zestaw instrumentów nawigacyjnych. W ich skład wchodziły: wąskokątntna kamera nawigacji optycznej - teleskop (Optical Navigation Camera-Telescope - ONC-T, synonim Asteroid Multi-band Imaging Camera - AMICA); szerokokątna kamera nawigacji optycznej (Optical Navigation Camera-Wide-View - ONC-W); detektor światła i odległościomierz (Light Detection and Ranging - LIDAR); dalmierz laserowy (Laser Range Finder - LRF); oraz sensory wachlarza wiązek (Fan Beam Sensors - FBS). Kamera ONC-T służyła również do celów naukowych. Kamera ONC-W dostarczyła dobrych zdjęć planetoidy podczas badań w małej odległości, ale dane z niej służyły praktycznie wyłącznie do nawigacji. LIDAR oprócz asysty podczas lądowań pozwolił na zbadanie kształtu planetoidy. Sensory LRF i FBS umożliwiały nawigowanie podczas lądowań i były przede wszystkim urządzeniami eksperymentalnymi pozwalającymi na przetestowanie nowego sposobu nawigacji z użyciem laserów. Wszystkie przyrządy zostały zainstalowane na dolnej powierzchni statku kosmicznego.

Ponadto pojazd wykonał eksperyment radiowy (Radio Science - RS).

[Scorus]

XRS
Fluorescencyjny spektrometr promieniowania rentgenowskiego posłużył do określenia składu pierwiastkowego powierzchni planetoidy Itokawa. Umożliwił określenie obfitości takich pierwiastków jak  Fe, Na, Mg, Al, Si, oraz S.

Instrument wykorzystywał detektor CCD do rejestrowania promieniowania X emitowanego na drodze fluorescencji przez atomy na powierzchni planetoidy wzbudzone przez wysokoenergetyczne promieniowanie słoneczne i kosmiczne. Energia tego promieniowania była charakterystyczna dla każdego pierwiastka. Umożliwiła stwierdzenie jego obecności oraz koncentracji w warstwie powierzchniowej. Rozdzielczość pomiarów energii dokonywanych za pomocą instrumentu wynosiła 100 eV przy energii 1.5 keV i 160 eV przy energii 5.9 KeV. Pole widzenia miało szerokość 3.5 stopnia. W czasie badań planetoidy udało się uzyskać 6 000 spektrogramów powierzchni.

[Scorus]

NIRS
Spektrometr bliskiej podczerwieni posłużył do określenia składu pierwiastkowego i mineralogicznego powierzchni planetoidy Itokawa. Informacje te były istotne dla badań geologii planetoidy oraz określenia jej możliwego pochodzenia i ewolucji.

Instrument uzyskiwał spektrogramy promieniowania w zakresie bliskiej podczerwieni emitowanego przez materiał powierzchniowy planetoidy. Umożliwiło to zidentyfikowanie substancji chemicznych tworzonych powierzchnię Itokawy. Instrument posiada liniowy detektor w postaci powierzchni czułej na podczerwień wykonanej z InGaAs. Miał on długość 64 pikseli. Detektor pracował w zakresie spektralnym 0.85 - 2.10 mikrometra. Pomiary były wykonywane w 64 kanałach. Pole widzenia miało wielkość 0.1 stopnia. Rozdzielczość przestrzenna wynosiła 10 metrów na piksel w podczas zasadniczej fazy badań planetoidy. W czasie obserwacji planetoidy rozdzielczość wahała się pomiędzy 6 a 90 metrów na piksel. Łącznie udało się uzyskać ponad 80 000 spektrogramów.

[Scorus]

SAMP
Wyposażenie do pobierania próbek gruntu miało umożliwić pobranie próbek regolitu z planetoidy Itokawa. Próbki miały zostać dokładnie przebadane na Ziemi.  Miały pozwolić na określenie jakiemu dokładnie typowi meteorytów odpowiada powierzchnia Itokawy. Pozwoliłyby też na poznanie procesu formowania się Itokawy. Dostarczyłyby informacji na temat charakterystyk jej ciała macierzystego, sposobu jego rozbicia i sposobu połączenia się odłamków. Możliwe byłoby też stwierdzenie, czy na powierzchni znajdowały się substancje pochodzące spoza planetoidy. Jeśli zostałyby znalezione, dostarczyłyby danych na temat innych planetoid w Układzie Słonecznym. Ponadto próbki miały pozwolić na poznanie wpływu wiatru słonecznego na powierzchnię planetoidy.

Instrument SAMP został zainstalowany na dolnej powierzchni statku kosmicznego. Miał on postać stożkowatej rury o średnicy podstawy 40 centymetrów i długości 1 metra. Składał się z 3 części.  Sektor górny i dolny miały twardą strukturę, a cały system była umieszczony na podwójnej sprężynie. Sektor środkowy mógł się nieznacznie kurczyć i rozciągać.

Sposób pobierania próbek stanowił jedną z testowanych podczas misji nowych technologii. Po lądowaniu sondy na powierzchni planetoidy urządzenie ulegało odkształceniu na skutek uderzenia w grunt. Działo się tak dzięki zastosowaniu sprężyn. To miało wyzwolić mechanizm pirotechniczny, który miał wystrzelić z prędkością ok. 200 - 300 m/s 10 gramowy metalowy (oparty na tantalu) nabój w kształcie kuli. Nabój miał wbić się w grunt i wyrzucić próbkę regolitu o masie około 1 grama. Próbka miała zostać samoistnie umieszczona w pojemniku odbiorczym, po przejściu przez rurkę SAMP. System ten został tak zaprojektowany, że mógł być użyty na każdym rodzaju powierzchni. SAMP posłużył także jako amortyzator łagodzący wstrząsy spowodowane lądowaniem sondy na powierzchni.  Po pobraniu próbki sonda wzbijała się ponownie, powracając na orbitę okołosłoneczną. Manewr ten był wykonany szybko, za pomocą silników chemicznych, co pozwoliło na uniknięcie uszkodzeń sondy, które mogłoby zostać spowodowane prze upadek jej głównej struktury na powierzchnię. Manewr ten miał zostać wykonany 2 razy, co miało pozwolić na zbieranie próbek z różnych fragmentów planetoidy. Łącznie planowano zebrać próbki o masie 1 - 10 gramów. Obie próbki miały znaleźć się w osobnych komorach w pojemniku odbiorczym, a ten miał zostać wsunięty do kapsuły powrotnej. Pojemnik był hermetycznie zamykany za pomocą dwóch pierścieni. Próbki miały zostać dzięki temu odizolowane od otoczenia.

Sonda wykonała dwa lądowania na powierzchni planetoidy, ale z powodu błędów systemu nawigacyjnego próbę pobrania próbek wykonano tylko za drugim razem, dnia 25 listopada 2005 roku. Wtedy też miały zostać wystrzelone oba naboje, ale najprawdopodobniej nie doszło to do skutku.

[Scorus]

ONC-T/AMICA
Wąskokąntna kamera nawigacyjni optycznej była podstawową kamerą sondy Hayabausa. Posłużyła do celów nawigacyjnych oraz wykonywania zdjęć naukowych. Do celów naukowych instrumentu zaliczały się: wykonanie szczegółowych badań kształtu, topografii, rotacji, i koloru planetoidy; oraz wykonanie badań cech fotometrycznych i polarymetrycznych planetoidy.

Kamera ONC-T została umieszczona w koncie na dolnej powierzchni próbnika, koło instrumentu SAMP. Miała  wymiary 12.0 x 13.5 x 18.0 centymetrów. Sama kamera miała masę 1.74 kilograma. Składała się z teleskopu refrakcyjnego, koła z filtrami, detektora CCD i modułu elektroniki. Pole widzenia układu optycznego miało wymiary 5.7 x 5.7 stopnia, co z odległości 20 kilometrów od asteroidy odpowiadało kwadratowi o długości 1 kilometra. Rozdzielczości obrazów uzyskiwanych podczas głównej fazy badań naukowych wynosiła 5.8 metra na piksel. Długość ogniskowej teleskopu wynosiła 120 mm (F/8.0), a efektywna średnica soczewki 15 mm. Na końcu teleskopu umieszczono koło z 8 filtrami. 7 filtrów pokrywa pasma systemu ECAS: ul, b, v, w, x, p, i zs. Inny filtr - v został użyty podczas procedury pobierania próbek z powierzchni planetoidy. Po przejściu przez jeden z filtrów światło padało na detektor CCD o wymiarach 1024 x 1000 pikseli. Podczas obserwacji można było używać 30 różnych czasów naświetlania - od 5.5 ms do 134 s. Na jednej z krawędzi CCD umieszczono cztery polaryzatory służące do pomiarów polaryzacji światła odbitego od planetoidy w pasmach v i w. Każdy z polaryzatorów pokrywał obszar detektora o wielkości 200 x 200 pikseli. Moduł elektroniki zawierał komputer gromadzący i przetwarzający uzyskiwane dane. Elektronika charakteryzowała się poborem mocy w zakresie 9.5 W - 6.8 W podczas pracy kamery. Kamera była zainstalowana na stałe na korpusie sondy, nie mogła być obracana. W normalnych warunkach lotu była skierowana w stronę przeciwną do Słońca.

Podczas lotu międzyplanetarnego urządzenie było kalibrowane i testowane. Pierwsze obserwacje docelowej planetoidy zostały wykonane z odległości około 1 miliona kilometrów. Naukowe obserwacje rozpoczęły się z odległości kilku setek tysięcy kilometrów. W czasie kolejnych obserwacji zdjęcia były wykonywane co 20 lub 30 minut. Obrazy te były używane do poszukiwań naturalnych satelitów obiektu i badań jego rotacji. Po zajęciu stałej pozycji względem planetoidy Itokawa rozpoczęły się sesje zdjęciowe prowadzące do poznania jego kształtu, ukształtowania powierzchni, koloru i cech fotometrycznych. Podczas pobierania próbek kamera wykonywała zdjęcia o wysokiej rozdzielczości. Łącznie udało się uzyskać ponad 1 500 obrazów powierzchni planetoidy.

[Scorus]

ONC-W
Szerokokątna kamera nawigacji optycznej była kamerą nawigacyjną sondy. Dostarczyła też dodatkowych zdjęć planetoidy podczas badań w niewielkiej odległości od niej.

Kamera składała się z układu optycznego, detektora CCD i modułu elektroniki. Filtrów nie zastosowano. Pole widzenia było znacznie szersze od pola widzenia kamery wąskokątnej ONC-T, co było przydatne do celów nawigacyjnych.

[Scorus]

LIDAR
Detektor światła i odległościomierz był właściwie urządzeniem nawigacyjnym, które pomagało podczas lądowań sondy Hayabausa na powierzchni planetoidy Itokawa. Umożliwiło jednak także dokładne określenie kształtu planetoidy oraz opracowanie jej map topograficznych. To z kolei wraz z informacjami na temat masy planetoidy wyprowadzonych z obserwacji przesunięć dopplerowskich w sygnale sondy umożliwiło określenie gęstości planetoidy, i co za tym idzie zebranie informacji na temat jej budowy wewnętrznej. LIDAR był też eksperymentem inżynieryjnym, który posłużył do przetestowania nowatorskiego systemu nawigacji autonomicznej sondy.

Urządzenie emitowało impulsy światła laserowego za pomocą diody YaG. Impulsy odbite od powierzchni były odbierane przez detektor Si-APD. Czas odbioru odbitego sygnału pozwolił na wyznaczenie odległości sondy od planetoidy, co oprócz celów nawigacyjnych (zwłaszcza podczas nawigowania w czasie lądowań w odległości powyżej 100 metrów od celu) pozwoliło na opracowanie map topograficznych planetoidy i trójwymiarowych modeli obiektu. Rozdzielczość pomiarów wynosiła 1 metr z wysokości 50 metrów w czasie lądowań. Cele naukowe były realizowane głównie w pozycji stacjonarnej, w odległości 20 - 7 kilometrów od planetoidy. W czasie fazy badań planetoidy udało się uzyskać 1 670 000 pomiarów, co wystarczyło do zbudowania globalnego modelu topograficznego planetoidy.

[Scorus]

LRF
Dalmierz laserowy był urządzeniem nawigacyjnym pomagającym w trakcie lądowań sondy. Wykonywał pomiary odległości sondy od miejsca lądowania. Był przede wszystkim instrumentem inżynieryjnym, elementem testowanego systemu nawigacyjnego.

Urządzenie emitowało impulsy światła laserowego. Podczas lądowań sondy Hayabausa na powierzchni planetoidy Itokawa impulsy odbijały się do znacznika celu  TM, wcześniej zrzuconego na powierzchnię. Światło odbijające się i powracające do instrumentu było rejestrowane, co pozwoliło na dokładne określenie odległości pojazdu od TM (i co za tym idzie od powierzchni), i precyzyjne naprowadzenie próbnika na wybrane miejsce lądowania.

Na rysunku wiązka RF jest pokazana na zielono, a wiązki FBM - na czerwono.

[Scorus]

FBS
Sensory wachlarza wiązek były urządzeniami nawigacyjnymi używanymi w trakcie lądowań. Ich rolą było wykrywanie przeszkód podczas lądowań, na wysokościach poniżej 100 metrów. Zbierały tym samym informacje na temat topografii powierzchni planetoidy w miejscu lądowań sondy, które były wykorzystywane na bieżąco przez system kontroli orientacji pojazdu. FBS stanowiły eksperyment inżynieryjny, składnik nowatorskiego systemu nawigacji autonomicznej sondy.

Zestaw FBS został umieszczony na dolnej powierzchni statku Hayabausa. Urządzenie to składało się z 4 diod laserowych emitujących wachlarz wiązek laserowych. Wiązki te odbijały się od przeszkód na powierzchni, a następnie powracały do sondy, gdzie rejestrowały je detektory. Pozwoliło to oprogramowaniu na sondzie na zbudowanie modelu przeszkód na powierzchni obiektu, dokonanie końcowych korekt trajektorii i orientacji, a co za tym idzie bezpieczne lądowanie.

[Scorus]

RS
Eksperyment radiowy sondy Hayabausa posłużył do badań pola grawitacyjnego oraz rozkładu masy we wnętrzu planetoidy Itokawa. Umożliwiło to zebranie informacji na temat struktury wewnętrznej tego obiektu.

W eksperymencie został użyty system komunikacyjny sondy, zbudowany z transponderów,  wzmacniaczy, anteny wysokiego zysku, oraz anteny średniego i niskiego zysku. W czasie wykonywania eksperymentu w sygnale sondy były mierzone przesunięcia dopplerowskie, spowodowane zmianami szybkości sondy względem Ziemi. Te wahania były wywołane nieregularnościami pola grawitacyjnego planetoidy, związanymi z nierównomiernym rozkładem masy w jej wnętrzu. Dane te umożliwiły zmapowanie pola grawitacyjnego i zebranie danych pozwalających na badania struktury wewnętrznej asteroidy.

[Scorus]

MINERVA
Pojazd MINERVA (Micro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid) był miniaturowym robotem skaczącym. Obiekt ten miał zostać zrzucony na powierzchnie planetoidy Itokawa podczas jednego ze zbliżeń sondy Haybusa mających na celu przygotowanie lądowań sondy na powierzchni asteroidy. Obiekt jednak ominął cel. Był to pierwszy pojazd samobieżny przeznaczony do badań planetoid. Był jedną z technologii testowanych podczas misji Haybusa. Do jego podstawowych celów zaliczały się określenie przydatności systemu umożliwiającego poruszanie się skokami w środowisku mikrograwitacji na powierzchni planetoidy oraz zademonstrowanie w pełni autonomicznej eksploracji asteroidy z wyposażeniem pokładowym tego pojazdu. Pojazd nie posiadał właściwych instrumentów naukowych, i został pomyślany jako obiekt inżynieryjny. Wyposażono go jednak w kamery i termometry, co miało pozwolić na zebranie pewnych danych naukowych charakteryzujących powierzchnię planetoidy. Do celów naukowych łazika zaliczały się: zobrazowanie powierzchni planetoidy; zbudowanie szczegółowego modelu struktury powierzchni poprzez uzyskanie par stereoskopowych obrazów; określenie właściwości regolitu i ich zmian związanych z pogodą kosmiczną na podstawie obrazów; wykonanie bezpośrednich pomiarów temperatury powierzchni planetoidy; określenie właściwości cieplnych powierzchni i ich zmian w czasie; oraz wykonanie oceny miejscowych kierunków siły grawitacji i siły tarcia.

KONSTRUKCJA
Łazik MINERVA był bardzo mały - jego masa wynosiła 591 gramów. Został zainstalowany na dolnej powierzchni sondy Hayabusa, w cylindrycznym mechanizmie uwalniającym. Wraz  z tym mechanizmem obiekt ten ma masę 1 457 gramów. Sam łazik miał kształt graniastosłupa dziesięciokątnego. Jego średnica wynosiła 120 milimetrów, a wysokość - 100 milimetrów. Energii elektrycznej dostarczały komórki słoneczne, którymi wyłożono powierzchnie boczne oraz podstawy pojazdu. Wyprodukowana energia miała moc maksymalną 2.2 W. Ładowała ona kondensatory pokładowe. Na dole i na górze pojazdu znajdowały się szpilki, służące do ochrony komórek słonecznych pojazdu podczas manewru lądowania na docelowej planetoidzie i podczas skakania po nierównej powierzchni. Kontrolę temperatury wewnętrznej zapewniały grzejniki, radiatory oraz izolacja. Wymogi cielnie nie były zbyt wygórowane, łazik mógł pracować w temperaturach w zakresie -50 do +80°C.

Planetoida Itokawa była bardzo mała, a siła ciążenia na jej powierzchni oszacowano na około 10 µG. Szybkość ucieczki została wyznaczona niedokładnie z powodu trudności w określeniu masy obiektu, i znajdowała się w  przedziale 2 - 200 cm/s. W takich warunkach normalne sposoby przemieszczania się z użyciem kół tracą funkcjonalność z powodu niezmiernie małej siły tarcia. Łazik MINERVA miał więc skakać po powierzchni. W tym celu zastosowano wewnątrz pojazdu obracającą się tarczę, która miała przykładać siłę naprzeciwko powierzchni, powodując skok. Tarcza miała być obracana przez dwa silniczki elektryczne. Szybkość skoku byłaby uzależniona przede wszystkim od wybranego momentu obrotowego. Mogła być więc częściowo kontrolowana pokładowo, ale nie do końca, ponieważ była także zależna od tarcia pomiędzy powierzchnią a łazikiem, czego nie dało się dokładnie przewidzieć. W zależności do siły tarcia, maksymalna szybkość skoku miała zostać ustawiona maksymalnie na 9 cm/s, poprzez wybranie odpowiedniego momentu obrotowego. Przed startem skuteczność systemu została potwierdzona poprzez symulacje numeryczne i próby mikrograwitacyjne na wieżach spadku.

MINERVA była wyposażona we własny system komputerowy, opary na centralnym procesorze (Central Processin Unit - CPU) z zegarem 10 MHz. Pamięć ROM miała pojemność 512 kB, pamięć RAM - 2 MB, a pamięć Flash ROM - 2 MB. Pojazd miał przekazywać dane do statku macierzystego za pomocą anteny UHF. Łącze komunikacyjne było bardzo wąskie, i charakteryzowało się dużym opóźnieniem. Szybkość transmisji wynosiła 9 600 bps z odległości 20 kilometrów. Łączność pomiędzy statkiem macierzystym a Ziemią, oraz statkiem a łazikiem nie mogła zostać osiągnięta równocześnie. Przez to działalność łazika na powierzchni praktycznie nie mogła by być kierowana z Ziemi, co wymagało całkowicie autonomicznego działania. Była to jedna z testowanych technologii.

WYPOSAŻENIE
W skład aparatury łazika MINERVA wchodził system kamer (MINERVA Camera System) oraz system termometrów (MINERVA Thermometers System).

[Scorus]

MINERVA CAMERA SYSTEM
System kamer łazika MINERVA miał posłużyć do wykonywania kolorowych zdjęć na powierzchni planetoidy Itokawa. Z powodu minięcia planetoidy a kamery nie dostarczyły użytecznych danych. Uzyskane zdjęcia pokazywały fragmenty paneli słonecznych sondy Hayabausa.

Zestaw ten składał się z trzech kolorowych kamer CCD. Kamery zostały umieszczone we wnętrzu pojazdu, a ich otwory wejściowe znajdują się na ścianach bocznych łazika w jego górnej części, w odległości 5 centymetrów od podstawy pojazdu. Wszystkie kamery były dostępnie komercyjnie. Popracowały w zakresie światła widzialnego. Długości ogniskowych kamer nie mogły być zmieniane. Dwie z trzech kamer zostały zestawione w parę stereoskopową, co miało umożliwić wykonywanie obrazów pobliskiego otoczenia w 3 wymiarach. Były to kamery o krótkiej długości ogniskowej. Mogły wykonywać zdjęcia obiektów w odległości od 10 do 50 centymetrów od łazika. Z odległości 10 centymetrów rozdzielczość zdjęć miała wynosić nawet 1 milimetr i mogły one pokazywać minerały budujące skały. Miały pozwolić także na określenie wielkości ziaren regolitu zalęgającego na powierzchni. Trzecia kamera, o większej długości ogniskowej miała posłużyć do wykonywania zdjęć bardziej odległych krajobrazów. Mogła działać podczas skoków pojazdu. Znajdowała się po przeciwnej stronie łazika niż kamery stereoskopowe.