NASA: n OSIRIS-REx-avaruusalus saavutti tavoitteensa, asteroidi Bennu (101955 Bennu), 3. joulukuuta 2018. Siitä lähtien avaruusalus on tutkinut asteroidin pintaa etsimässä sopivaa laskeutumispaikkaa näytteen keräämistä varten. Ongelmana on, että Bennun pinta on paljon jyrkempi ja haastavampi kuin alun perin ajateltiin.
OSIRIS-RExin (Lähteet, Spektritulkkaus, Resurssien Tunnistus, Turvallisuus, Regolith Explorer) ensisijainen tehtävä on kerätä näyte asteroidista Bennu ja palauttaa se Maahan. Se on riskialtista liikettä, ja menestyäkseen avaruusaluksen on löydettävä näytteenottopaikka, joka täyttää kaksi ehtoa: siinä on oltava sopiva hienorakeinen materiaali näytteenottoa varten ja sen on oltava turvallista avaruusalukselle.
Avaruusalus on tutkinut asteroidin pintaa tarkkaan, ja joulukuussa NASA ilmoitti kaventavansa näytteenottopaikkaa neljään lintuaiheiseen ehdokkaan: Kingfisher, Osprey, Sandpiper ja Nightingale. Tutkittuaan vielä tarkemmin näitä neljää, NASA valitsi Nightingale ensisijaiseksi näytteenottopaikaksi, ja Osprey toimi varmuuskopiona.
Se oli kaikki osa tiedusteluvaihetta A. Nyt tehtävä on jälleenvaiheessa B, ja tämä vaihe vaatii OSIRIS-RExin pääsemistä super lähelle Bennua.
Avaruusaluksen kotikiertorata pitää sen 1,2 km (0,75 mi) asteroidin pinnan yläpuolella. Eilen OSIRIS-REx sai paljon lähempänä. Lähes 11 tunnin liikkeessä avaruusalus pääsi 620 metrin (0,4 mi) päähän pinta-alasta ja lensi Nightingale-sivuston yli, vain 16 metrin (52 ft) leveän maalaastarin yli.
Tämä oli pienin liikkumavara, jonka avaruusalus on koskaan suorittanut. Se käytti yhtä sen alhaisen paineen reaktiomoottorin kokoonpanosta (LTR) potkuristaan lähestymisen aloittamiseen. Nämä ovat pienimmät aluksella olevat työntövoimat, ja ne liikuttivat avaruusalusta nopeudella 3,7 mm / s.
Avaruusalus on nyt palannut turvalliselle kotiradallaan, mutta tämä oli lähinnä Nightingalelle.
Avaruusalus käytti kameroitaan rakentaakseen Nightingale-sivuston visuaalisen mallin. Se käyttää tätä mallia navigoidakseen tiensä sivustoon ja pois sieltä luonnollisten ominaisuuksien seurantajärjestelmänsä (NFT) avulla. NFT toimii vertaamalla kameran näkemää reaaliaikaisesti sen sisäisiin kuviin.
OSIRIS-REx suorittaa toisen helmikuun 11. päivänä varmuudenäytteenottopaikan, Ospreyn, läheisen liikkeen.
Sitten se lähenee entisestään.
Maaliskuussa se suorittaa Recon-vaiheen C. Tässä vaiheessa avaruusalus lähestyy 250 metrin etäisyydellä Bennuista. Maaliskuun 3. päivänä se lentää Nightingalen yli sillä korkeudella, ja 26. maaliskuuta se tekee saman Ospreyn kanssa. Nämä siirrot tarjoavat kriittisiä korkearesoluutioisia kuvia jokaisesta paikasta, jotta kussakin sivustossa voidaan löytää runsas hienorakeinen materiaali.
Kun Recon Vaihe C on valmis, OSIRIS-REx suorittaa kaksi näytetoimenpiteen harjoitusta. Harjoittelee jättää kiertoradallaan ja matkustaa ennalta määrättyyn tarkistuspisteeseen suoraan näytteenottopaikan yli, sitten se palaa turvalliselle kiertoradalleen. Toisessa harjoituksessa se jättää kiertoradallaan ja liikkumaan ottelupisteeseen. Siellä se siirtyy näytteenottopaikan päälle ennen kuin se palaa uudestaan kiertoradalle.
Nämä harjoitukset ovat kriittisiä tehtävän onnistumiselle. Jokaisen harjoituksen aikana avaruusalus seuraa ja analysoi OCAMS- ja TAGCAMS-kuvia sekä LIDAR-tietoja. OSIRIS-REx-tiimi käyttää kaikkia näitä tarkistamaan, että lentojärjestelmä toimii hyvin.
Sitten tulee viimeinen näytteenotto.
Avaruusaluksen TAGSAM (kosketus-ja-otos-näytteenotto-mekanismi) -instrumentti kerää regolith-näytteen Bennusta. TAGSAM on nivelletty robottivarsi. Kun OSIRIS-REx lähestyy Nightingalea, se laajentaa tätä vartta asteroidin pintaan. Avaruusalus lähestyy asteroidia hyvin hitaasti, ja kun se niin tapahtuu, TAGSAM ottaa yhteyttä.
Se koskettaa pintaa vain lyhyen ajan - noin viisi sekuntia -, joka on tarpeeksi pitkä näytteen keräämiseen. Se kerää näytteen puhaltamalla typpikaasua regoliittiin lähettämällä hienorakeista ainetta pinnan yläpuolelle, joka otetaan talteen TAGSAMilla. Sitten se mittaa näytteessä olevan materiaalin määrän nähdäkseen, riittääkö se. NASA haluaa kerätä 60 gramman (2,1 unssia) näytteen.
NASA: lla on uusi menetelmä näytteen punnitsemiseen. Kun he ovat keränneet näytteen, he ampuvat potkurit takaisin Bennuun. Sitten, kun TAGSAM -sovellusta on laajennettu, he pyörittävät avaruusalusta. He mittaavat inertin ja vertaa sitä aikaisempaan spiniin TAGSAM-laajennetun, mutta tyhjän kanssa.
Jos näyte ei ole tarpeeksi suuri, se voi toistaa toimenpiteen. OSIRIS-REx: llä on tarpeeksi typpeä tarvittaessa kolmen näytteen keruun suorittamiseksi.
Kun NASA tietää, että heillä on onnistunut näytteenotto, TAGSAM-pää asetetaan näytteen palautuskapseliin (SRC). Sitten OSIRIS-REx siirretään hitaaseen ajamiseen turvalliselle etäisyydelle.
Sen jälkeen avaruusaluksella on vielä tehtävää. Se pysyy Bennassa maaliskuuhun 2021 saakka, tutkien asteroidia. Sitten se lähtee kohti Maata.
OSIRIS-RExin odotettu näytteen palautuspäivä on syyskuu 2023. Jos kaikki menee hyvin, avaruusalus vapauttaa SRC: n Maahan laskuvarjolla, josta se haetaan Yhdysvaltain ilmavoimien Utahin testi- ja koulutusalueelta.
Miksi näyte Bennu?
Asteroidit jäävät jäännösten päälle aurinkokunnan alkuajoista. Tähtitieteilijät ajattelevat asteroideja, kuten Bennu, aikakapseleiksi, koskemattomiksi lähettiläiksi aurinkokunnan alkuajoista lähtien. Bennu on hiilipitoinen asteroidi, joka löydettiin vuonna 1999, ja sen hiilipitoisuus on tärkeä, koska hiili on avaintekijä orgaanisessa kemiassa. Se on myös potentiaalisesti vaarallinen esine, jolla on 1: stä 2 700: sta mahdollisuus vaikuttaa maahan vuosina 2175 - 2199. (Toinen OSIRIS-RExin operaation tavoitteista on myös tutkia Yarkovsky-ilmiötä.)
Se valittiin myös maapallon läheisyyden ja miellyttävän kiertoradan takia. Kohdevalinnan aikana tarkasteltiin yli 7000 Lähi-Maa-asteroidia, mutta lopulta vain 192 heistä oli sopivilla kiertoradalla.
Bennu on myös oikean kokoinen. Jos asteroidi on liian pieni - halkaisijaltaan alle noin 200 metriä - se pyörii liian nopeasti pitämään näytteenottoon soveltuvaa pinta-ainetta. Kaikki hienorakeinen materiaali lähetetään avaruuteen.
Kokovaatimus alensi luettelon 192: sta vain 26: een.
Mutta se johtuu suurelta osin Bennu'n hiilirikkaasta luonnosta. Sen ensisijainen hiili on muuttumaton, koska asteroidi muodostui miljardeja vuosia sitten. Asteroidit, kuten Bennu, sisältävät myös orgaanisia molekyylejä, haihtuvia aineita ja aminohappoja, jotka ovat saattaneet olla elämän edeltäjät maan päällä. Tutkijat haluavat tietää, mikä rooli asteroideilla on ollut Bennu-kaltaisella elämässä maan päällä, ja he haluavat myös tietää heidän roolistaan aurinkokunnan planeettojen perustavanlaatuisena rakennuspalikkana.
Luetteloon jääneistä 26 asteroidista vain 12: lla oli tunnettu koostumus ja vain viidellä oli alkeellisia ja hiilirikkaita.
Ja siksi he valitsivat sen.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Tilaraportti: OSIRIS-REx saattaa päätökseen lähimmän näytepaikan Nightingalen siirtymisen
- OSIRIS-REx -asteroidinäytteen paluumatka
- Avaruustieteiden katsaus: OSIRIS-REx: Näytteen paluu asteroidilta (101955) Bennu
- Space Magazine: On aika päättää. Missä OSIRIS-RExin tulisi ottaa näyte Bennusta?
