Kosmická loď NASA OSIRIS-REx dosáhla svého cíle, asteroidu Bennu (101955 Bennu), 3. prosince 2018. Od té doby kosmická loď zkoumá povrch asteroidu a hledá vhodné přistávací místo pro odebrání vzorku. Problém je v tom, že Bennu má mnohem horší a náročnější povrch, než se původně myslelo.
Primární misí OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) je odebrat vzorek z asteroidu Bennu a vrátit jej na Zemi. Je to riskantní manévr, a aby byla kosmická loď úspěšná, musí najít místo pro odběr vzorků, které splňuje dvě podmínky: musí mít vhodný jemnozrnný materiál pro odběr vzorků a musí být pro kosmickou loď bezpečný.
Kosmická loď pozorně zkoumala povrch asteroidu a v prosinci NASA oznámila, že zúžily místo odběru vzorků na čtyři kandidáty s avianem: Kingfisher, Osprey, Sandpiper a Nightingale. Poté, co se na tyto čtyři podrobněji podíval, vybrala NASA Nightingale jako primární místo vzorkování, přičemž Osprey sloužil jako záloha.
To vše bylo součástí průzkumné fáze A. Nyní je mise ve fázi B průzkumu a tato fáze vyžaduje, aby se OSIRIS-REx přiblížil k Bennuovi velmi blízko.
Domácí orbita kosmické lodi ji udržuje 1,2 km (0,75 mi) nad povrchem asteroidu. Včera se OSIRIS-REx dostal mnohem blíž. Během téměř 11 hodinového manévru se kosmická loď dostala na 620 metrů (0,4 mi) od povrchu a přeletěla přes místo Nightingale, náplast země široká pouze 16 metrů (52 ft).
To byl nejmenší manévr, jaký kdy kosmická loď provedla. K zahájení přiblížení použil jeden ze svých pohonných jednotek sestavy nízkého tahového reakčního motoru (LTR). Toto jsou nejmenší trysky na palubě a pohybovaly kosmickou lodí rychlostí 3,7 mm / s.
Kosmická loď se nyní vrátila na bezpečnou domovskou oběžnou dráhu, ale to bylo nejblíže k Nightingale.
Kosmická loď použila své fotoaparáty k vytvoření palubního vizuálního modelu webu Nightingale. Tento model použije k navigaci na své místo a zpět z webu pomocí systému NFT (Natural Feature Tracking). NFT pracuje porovnáním toho, co jeho kamery vidí v reálném čase s jeho palubními obrazy.
11. února OSIRIS-REx provede další detailní manévr nad svým záložním vzorkovacím serverem Osprey.
Pak se to ještě více přiblíží.
V březnu se uskuteční fáze Recon Phase C. V této fázi se kosmická loď přiblíží do 250 m (820 ft.) Od Bennu. 3. března v této nadmořské výšce poletí nad slavíkem a 26. března to samé udělá pro Ospreyho. Tyto přelety poskytnou klíčové obrázky s vysokým rozlišením každého místa pro identifikaci hojného jemnozrnného materiálu v každém místě.
Jakmile je fáze Recon Phase C dokončena, OSIRIS-REx provede dvě zkoušky své vzorkovací operace. Bude praktikovat opuštění své oběžné dráhy a cestování na předem určený kontrolní bod přímo nad místem vzorkování, pak se vrátí na svou bezpečnou oběžnou dráhu. Při druhé zkoušce opustí svou oběžnou dráhu a manévr na Matchpoint. Tam se vznáší nad vzorkovacím místem a poté se vrátí na oběžné dráhy.
Tyto zkoušky jsou rozhodující pro úspěch mise. Během každé zkoušky bude kosmická loď sledovat a analyzovat snímky OCAMS a TAGCAMS a data LIDAR. Tým OSIRIS-REx použije vše, co ověřuje, že letový systém funguje dobře.
Pak přijde konečný vzorek.
Nástroj TAGSAM (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) v kosmické lodi bude odebírat vzorek regolitu od Bennu. TAGSAM je kloubová robotická ruka. Jakmile se OSIRIS-REx přiblíží k slavíkovi, prodlouží tuto ruku směrem k povrchu asteroidu. Kosmická loď se k asteroidu přiblíží velmi pomalu, a když tak učiní, naváže TAGSAM kontakt.
Dotkne se povrchu pouze na krátkou dobu - asi pět sekund - což je dost dlouho na to, aby se shromáždil vzorek. Shromažďuje vzorek foukáním plynného dusíku do regolitu, posílám jemnozrnný materiál nad povrch, který má zachytit TAGSAM. Poté změří množství materiálu ve vzorku, aby se zjistilo, zda je to dost. NASA chce odebrat vzorek o hmotnosti 60 gramů.
NASA má nový způsob vážení vzorku. Jakmile shromáždí vzorek, vystřelí trysky, aby ustoupily od Bennu. Poté, když je TAGSAM rozšířen, roztočí kosmickou loď. Změří setrvačnost a porovná ji s předchozím zatočením s prodlouženým TAGSAM, ale prázdné.
Pokud vzorek není dostatečně velký, může postup opakovat. OSIRIS-REx má dostatek dusíku pro provedení tří odběrů vzorků, je-li to nutné.
Jakmile NASA ví, že mají úspěšnou sbírku vzorků, bude hlava TAGSAM vložena do Sample Return Capsule (SRC). Poté bude OSIRIS-REx manévrován do pomalého driftu do bezpečné vzdálenosti.
Poté musí mít kosmická loď práci. Zůstane v Bennu až do března 2021 a studuje asteroid. Pak to odejde na Zemi.
Očekávané datum návratu OSIRIS-REx je září 2023. Pokud se vše povede dobře, kosmická loď uvolní SRC na Zemi pomocí padáku, kde bude získána v testovacím a výcvikovém dosahu amerického letectva.
Proč Sample Bennu?
Asteroidy zůstávají po zbytcích z prvních dnů naší sluneční soustavy. Astronomové považují asteroidy, jako je Bennu, za časové tobolky, nedotčené posly z prvních dnů Sluneční soustavy. Bennu je uhlíkatý asteroid, který byl objeven v roce 1999, a jeho uhlíkatá povaha je důležitá, protože uhlík je klíčovým prvkem organické chemie. Je to také potenciálně nebezpečný objekt, který má šanci dopadnout na Zemi mezi lety 2175 a 2199 mezi lety 2175 a 2199. (Dalším z cílů mise OSIRIS-REx je také studium Yarkovského efektu.)
Bylo také vybráno kvůli jeho blízkosti k Zemi a kvůli jeho příjemné oběžné dráze. Při výběru cíle bylo zvažováno více než 7 000 Asteroidů v blízkosti Země, ale nakonec jich mělo 192 jen vhodné oběžné dráhy.
Bennu má také správnou velikost. Pokud je asteroid příliš malý - průměr menší než asi 200 metrů - točí se příliš rychle, aby si uchoval povrchový materiál vhodný pro vzorkování. Veškerý jemnozrnný materiál je odeslán do vesmíru.
Požadavek na velikost zmenšil seznam ze 192 na pouhých 26.
Ale do velké míry to spadá do Bennuovy uhlíkaté přírody. Jeho prvotní uhlík se nezměnil, protože asteroid vznikl před miliardami let. Asteroidy jako Bennu také obsahují organické molekuly, těkavé látky a aminokyseliny, které mohly být předchůdci života na Zemi. Vědci chtějí vědět, jakou roli asteroidy, jako je Bennu, mohli hrát v životě na Zemi, a také chtějí vědět o jejich roli jako základního stavebního bloku planet Sluneční soustavy.
Z 26 asteroidů, které zůstaly na seznamu, mělo pouze 12 známé složení a pouze 5 bylo primitivních a bohatých na uhlík.
A proto si to vybrali.
Více:
- Tisková zpráva: Zpráva o stavu: OSIRIS-REx dokončuje nejbližší přelet nad slavícím vzorkem
- Návratová mise OSIRIS-REx asteroidů
- Recenze vesmírné vědy: OSIRIS-REx: Ukázka návratu z asteroidu (101955) Bennu
- Space Magazine: Je čas se rozhodnout. Kde by měl OSIRIS-REx odebrat vzorek od Bennu?
