NASAs OSIRIS-REx-rumfartøj nåede sit mål, asteroiden Bennu (101955 Bennu), den 3. december 2018. Siden da har rumfartøjet undersøgt asteroideoverfladen og ledt efter et passende landingssted til at samle en prøve. Problemet er, at Bennu har en meget rockere og udfordrende overflade end oprindeligt troet.
OSIRIS-REx's (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) primære mission er at samle en prøve fra asteroiden Bennu og returnere den til Jorden. Det er en risikabel manøvre, og for at få succes er rumfartøjet nødt til at finde et prøveudtagningssted, der opfylder to betingelser: det skal have passende finkornet materiale til prøvetagning, og det skal være sikkert for rumfartøjet.
Rumfartøjet har undersøgt overfladen på asteroiden nøje, og i december meddelte NASA, at de havde indsnævret prøveudtagningsstedet til fire avian-tema kandidater: Kingfisher, Osprey, Sandpiper og Nightingale. Efter at have kigget endnu nærmere på disse fire valgte NASA Nightingale som det primære prøveudtagningssted, hvor Osprey tjener som back-up.
Det hele var en del af rekognoseringsfase A. Nu er missionen i Recon fase B, og denne fase kræver OSIRIS-REx for at komme super tæt på Bennu.
Rumfartøjets hjemmebane holder det 1,2 km (0,75 mi) over overfladen på asteroiden. I går kom OSIRIS-REx meget tættere. I løbet af en næsten 11 timers manøvre nåede rumfartøjet inden for 620 meter (0,4 mi) af overfladen og fløj over Nightingale-stedet, en plet jord kun 16 meter bred.
Dette var den mindste manøvre nogensinde udført af rumfartøjet. Det brugte en af dens lavtryksmotorforsamling (LTR) thrustere til at indlede fremgangsmåden. Dette er de mindste thrustere ombord, og de flyttede rumfartøjet med 3,7 mm / s.
Rumfartøjet er nu vendt tilbage til sit sikre hjem bane, men dette var det tætteste det var på Nightingale.
Rumfartøjet brugte sine kameraer til at bygge en visuel model ombord på Nightingale-stedet. Den vil bruge denne model til at navigere sin vej ind og ud af webstedet med sit NFT-system (Natural Feature Tracking). NFT fungerer ved at sammenligne, hvad dets kameraer ser i realtid med dets onboard-billeder.
Den 11. februar vil OSIRIS-REx udføre endnu en tæt manøvre over sit backup-sampling-sted, Osprey.
Så bliver det endnu tættere.
I marts udfører den Recon Fase C. I denne fase nærmer rumfartøjet sig inden for 250 m (820 ft) fra Bennu. Den 3. marts flyver det over Nightingale i den højde, og den 26. marts vil det gøre det samme for Osprey. Disse overflyvninger vil give vigtige højopløsningsbilleder af hvert sted for at identificere rigeligt finkornet materiale på hvert sted.
Når Recon Phase C er afsluttet, udfører OSIRIS-REx to repetitioner af dens prøveudtagning. Det vil øve sig på at forlade sin bane og rejse til et forudbestemt checkpoint direkte over samplingsstedet, derefter vender det tilbage til sin sikre bane. I den anden generalprøve overlader den sin bane og manøvre til et Matchpoint. Der vil den holde musepekeren hen over samplingsstedet, før den vender tilbage til kredsløb igen.
Disse repetitioner er kritiske for missionens succes. Under hver repetition vil rumfartøjet spore og analysere OCAMS og TAGCAMS-billeder og LIDAR-data. OSIRIS-REx-teamet bruger alt det, der bekræfter, at flyvesystemet fungerer godt.
Så kommer den endelige prøveudtagning.
Rumfartøjets TAGSAM (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) instrument indsamler en regolit-prøve fra Bennu. TAGSAM er en leddet robotarm. Når OSIRIS-REx nærmer sig Nightingale, vil den forlænge denne arm mod asteroidens overflade. Rumfartøjet vil nærme sig asteroiden meget langsomt, og som det gør, vil TAGSAM komme i kontakt.
Det berører kun overfladen i en kort periode - cirka fem sekunder - som er lang nok til at samle en prøve. Den opsamler en prøve ved at blæse nitrogengas på regolitten og sende finkornet materiale over overfladen, der skal fanges af TAGSAM. Den måler derefter mængden af materiale i prøven for at se, om det er nok. NASA ønsker at samle en prøve på 60 gram (2,1 oz.).
NASA har en ny metode til at veje prøven. Når de har samlet en prøve, skyder de thrusterne tilbage for at komme væk fra Bennu. Derefter, med TAGSAM udvidet, vil de dreje rumfartøjet. De vil måle inertien og sammenligne den med en tidligere drejning med TAGSAM udvidet, men tom.
Hvis prøven ikke er stor nok, kan den gentage proceduren. OSIRIS-REx har nok nitrogen til at udføre tre prøvesamlinger om nødvendigt.
Når NASA ved, at de har en vellykket prøvesamling, vil TAGSAM-hovedet blive sat i Sample Return Capsule (SRC). Derefter manøvreres OSIRIS-REx i en langsom drift til en sikker afstand.
Efter dette har rumfartøjet stadig arbejde at gøre. Det forbliver på Bennu indtil marts 2021, hvor man studerer asteroiden. Så afgår den til Jorden.
OSIRIS-REx forventede eksempeldaturdato er september 2023. Hvis alt går godt, frigiver rumfartøjet SRC til Jorden via faldskærm, hvor det vil blive hentet ved den amerikanske luftvågsstyres Utah Test and Training Range.
Hvorfor prøve Bennu?
Asteroider er rester tilbage fra de tidlige dage af vores solsystem. Astronomer tænker på asteroider som Bennu som tidskapsler, uberørte budbringere fra solsystemets tidlige dage. Bennu er en kulstofholdig asteroide, der blev opdaget i 1999, og dens kulstofholdige natur er vigtig, fordi kulstof er et nøgleelement i organisk kemi. Det er også et potentielt farligt objekt med en chance på 1 til 2.700 for at påvirke Jorden mellem årene 2175 og 2199. (Et andet af OSIRIS-REx's missionsmål er også at studere Yarkovsky-effekten.)
Det blev også valgt på grund af dets nærhed til Jorden og på grund af dets behagelige bane. Under måludvælgelse var der over 7.000 asteroider i nærheden af Jorden under overvejelse, men til sidst havde kun 192 af dem passende bane.
Bennu er også den rigtige størrelse. Hvis en asteroide er for lille - mindre end ca. 200 meter i diameter - drejer den for hurtigt til at tilbageholde overflademateriale, der er egnet til prøvetagning. Alt finkornet materiale sendes ud i rummet.
Størrelseskravet reducerede listen fra 192 ned til kun 26.
Men det kommer stort set ned på Bennus kulstofrige natur. Dens primordiale kulstof er uændret, siden asteroiden dannede for milliarder af år siden. Asteroider som Bennu indeholder også organiske molekyler, flygtige stoffer og aminosyrer, der kan have været forløberne for livet på Jorden. Forskere vil vide, hvilken rolle asteroider som Bennu kan have spillet i livet på Jorden, og de ønsker også at vide om deres rolle som en grundlæggende byggesten til solsystemets planeter.
Af de 26 asteroider, der var tilbage på listen, havde kun 12 en kendt sammensætning, og kun 5 var primitive og kulstofrige.
Og det var derfor, de valgte det.
Mere:
- Pressemeddelelse: Statusrapport: OSIRIS-REx afslutter den nærmeste flyover af eksempler på stedets nattergale
- OSIRIS-REx Asteroid Sample Return Mission
- Space Science Review: OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid (101955) Bennu
- Space Magazine: Det er tid til at beslutte. Hvor skal OSIRIS-REx tage en prøve fra Bennu?
