NASA har valgt prøveudtagningsstedet til sit OSIRIS-REx-rumfartøj. Efter at have indsnævret det til fire potentielle websteder og undersøgt dem i detaljer, har de slået sig ned på et sted. Deres valg? Nattergal.
OSIRIS-REx har været i asteroiden Bennu i et år og taget detaljerede billeder af hele overfladen. Mens rumfartøjet har andre missionsmål, er prøvenes returdel af sin mission vigtigst. Avanceret rumfartøj som OSIRIS-REx kan indsamle detaljerede data om asteroiden, mens de er der, men det er tilbage på Jorden i specialiserede laboratorier, hvor en dybdegående prøveanalyse kan udføres.
"Af de fire kandidater opfylder stedet Nightingale bedst disse kriterier og sikrer i sidste ende bedst missionens succes."
Dante Lauretta, OSIRIS-REx hovedundersøger.
Men inden den kan returnere en, skal den indsamle en, og at finde et sikkert sted at samle en på Bennus klippe- og klodserede overflade er en udfordring. Da OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) ankom til Bennu, fandt missionspersonale, at asteroiden var grovere end forventet. Mens der er masser af materiale, der er egnet til prøveudtagning - finkornet materiale, der er mindre end 2,5 cm (1 tomme) - gør den stenede overflade på asteroiden det vanskeligt at få adgang til.
NASA indsnævrede deres valg til fire steder, som hver leverede det krævede finkornede materiale, mens de udgør en håndterbar fare for selve rumfartøjet. De blev alle opkaldt efter fugle: Sandpiper, Osprey, Kingfisher og det bekræftede sted, Nightingale.
”Efter en grundig evaluering af alle fire kandidatsteder, tog vi vores endelige beslutning baseret på, hvilket sted der har den største mængde finkornet materiale, og hvor let rumfartøjet kan få adgang til det materiale, mens det holder rumfartøjet sikkert,” sagde Dante Lauretta, OSIRIS-REx vigtigste efterforsker ved University of Arizona i Tucson. "Af de fire kandidater opfylder stedet Nightingale bedst disse kriterier og sikrer i sidste ende bedst missionens succes."
I en tidligere artikel om Space Magazine fremhævede vi de fire potentielle prøveudtagningssider. Det er vanskelighederne for missionens operatører at rumfartøjet er designet til at lande på et strandlignende område med damlignende aflejringer af finere materiale, der er egnet til prøveudtagning. Men Bennus stenede natur komplicerede valget.
Men nu er valget taget.
Nightingale er placeret i et krater i den nordlige del af asteroiden. Krateret er 140 meter bredt. Billeder viser, at Nightingale er temmelig glat, og stedet er så langt nord, at temperaturen er lavere, hvilket betyder, at regolitten der er godt bevaret. Krateret er også ungt, og materialet er frisk udsat, hvilket gør det ideelt til opsamling af en uberørt prøve. En mere uberørt prøve har set mindre pladsforvitring og vil indeholde flere spor til Bennus historie.
Da OSIRIS-REx-prøveudkastmissionen var under planlægning, forestilte NASA et sted med en diameter på 50 meter (164 fod) Nightingales krater er større end det, men der er stadig risici. Størrelsen på det sikre berøringsområde i krateret er kun ca. 16 meter i diameter. Det er kun en tiendedel af størrelsen, der er beskrevet i missionsplanen.
Så OSIRIS-REx bliver nødt til at målrette sit prøveudtagningssted meget nøjagtigt, herunder arbejde sig omkring en stor sten, der kan være i vejen, når rumfartøjet afgår prøveudtagningsstedet. NASA har arbejdet med det med at udvikle et system til at undgå kollision til OSIRIS-REx.
Når OSIRIS-REx til sidst tager en prøve, vil den gøre det autonomt. Rumfartøjet har et Natural Feature Tracking (NFT) system, der bruger billeder af asteroiden til at lede sig selv til overfladen. Ved at sammenligne sine ombordbilleder af Bennu med det, dens kameraer ser i realtid, kan det undgå kollisioner.
Men Bennus 'uventede inhospitabilitet betyder, at systemet står over for nogle udfordringer. Den har en automatisk fejlsikker, der afbryder prøvetagningen, hvis en hindring er for tæt. For at forhindre, at dette sker, vil missionsoperatører arbejde overarbejde. Faktisk forventer teamet næsten, at rumfartøjet vil give afkald på sit første forsøg, når det nærmer sig de bygningsstore sten, der strøler overfladen på asteroiden.
NASA har også valgt et back-up-prøvetagningssted. Osprey vil udfylde den rolle.
OSIRIS-REx kan udføre flere samplingforsøg om nødvendigt. Hvis prøveindsamling ikke fungerer på Nightingale, kan selve forsøget muligvis forstyrre webstedet for meget, hvilket gør det uegnet til et andet forsøg. Hvis NFT-systemet afbryder forsøget og bølger rumfartøjet væk, kan thrusterne forstyrre stedet. I dette tilfælde vil rumfartøjet forsøge en anden prøvesamling på Osprey.
”Bennu har udfordret OSIRIS-REx med ekstraordinært robust terræn,” sagde Rich Burns, OSIRIS-REx-projektleder ved NASA's Goddard Space Flight Center. ”Holdet har tilpasset sig ved at anvende en mere nøjagtig, dog mere kompleks, optisk navigationsteknik for at kunne komme ind i disse små områder. Vi vil også bevæge osIRIS-REx med evnen til at genkende, om det er på kursus at berøre en fare inden for eller ved siden af webstedet og bølge af, inden det sker. ”
Nu, hvor NASA har slået sig ned på primære websteder og backup-websteder med henblik på prøveindsamling, vokser forventningen. Men der er stadig mere arbejde, der skal gøres, før prøven indsamling kan finde sted. I januar vil OSIRIS-REx begynde med flere rekognoseringsflyvninger for både Nightingale og Osprey, og de vil samle op om foråret. Når rekonstruktionen er afsluttet, øver rumfartøjet til sit første prøveudtagningsforsøg, der er planlagt i august.
Hvis alt går, forlader OSIRIS-REx Bennu i 2021, og prøven returneres til Jorden i september 2023.
