NASAs OSIRIS-REx-romfartøy nådde målet sitt, asteroiden Bennu (101955 Bennu), 3. desember 2018. Siden den gang har romfartøyet undersøkt asteroidens overflate og sett etter et passende landingssted for å samle en prøve. Problemet er at Bennu har en mye rockere og utfordrende overflate enn først antatt.
OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) primære oppgave er å samle en prøve fra asteroiden Bennu og returnere den til jorden. Det er en risikabel manøver, og for å lykkes, må romfartøyet finne et prøvetakingssted som oppfyller to betingelser: det må ha passende finkornet materiale for prøvetaking, og det må være trygt for romskipet.
Romfartøyet har studert overflaten av asteroiden nøye, og i desember kunngjorde NASA at de hadde begrenset prøvetakingsstedet ned til fire avian-tema kandidater: Kingfisher, Osprey, Sandpiper og Nightingale. Etter å ha sett enda nærmere på disse fire, valgte NASA Nightingale som det primære prøvetakingsstedet, med Osprey som sikkerhetskopi.
Det hele var en del av rekognoseringsfasen A. Nå er oppdraget i Recon Fase B, og denne fasen krever at OSIRIS-REx kommer super nær Bennu.
Romskipets hjemmebane holder den 1,2 km (0,75 mi) over overflaten til asteroiden. I går kom OSIRIS-REx mye nærmere. I løpet av en nesten 11 timers manøver kom romfartøyet til innenfor 620 meter (0,4 mi) av overflaten og fløy over Nightingale-stedet, en jordflate bare 16 meter bred.
Dette var den minste manøvreren som noensinne er utført av romfartøyet. Den brukte en av sine LTR-thrustere for å sette i gang tilnærmingen. Dette er de minste thrusterne ombord, og de flyttet romskipet med 3,7 mm / s.
Romfartøyet har nå kommet tilbake til sin trygge bane, men dette var det nærmeste det var Nightingale.
Romfartøyet brukte kameraene sine til å bygge en visuell modell ombord av nettstedet Nightingale. Den vil bruke den modellen til å navigere seg inn og ut av nettstedet med sitt Natural Feature Tracking (NFT) -system. NFT fungerer ved å sammenligne det kameraene ser i sanntid med bildene ombord.
11. februar vil OSIRIS-REx utføre en annen nærme-manøvre over sitt prøvetakingssted Osprey.
Da vil det komme enda nærmere.
I mars vil den utføre Recon Phase C. I den fasen vil romskipet nærme seg 250 m fra Bennu. 3. mars flyr det over Nightingale i den høyden, og 26. mars vil det gjøre det samme for Osprey. Disse flyoverene vil gi viktige bilder med høy oppløsning på hvert nettsted for å identifisere rikelig finkornet materiale på hvert sted.
Når Recon Phase C er fullført, vil OSIRIS-REx utføre to repetisjoner av prøvetakingsoperasjonen. Det vil øve seg på å forlate bane og reise til et forhåndsbestemt sjekkpunkt direkte over prøvetakingsstedet, så vil det gå tilbake til sin trygge bane. I den andre øvinga vil den overlate bane og manøvrere seg til et Matchpoint. Der vil den holde musepekeren over prøvetakingsstedet før du går tilbake til bane igjen.
Disse repetisjonene er avgjørende for misjonens suksess. Under hver repetisjon vil romskipet spore og analysere OCAMS og TAGCAMS-bilder, og LIDAR-data. OSIRIS-REx-teamet vil bruke alt dette for å bekrefte at flysystemet har gode resultater.
Så kommer den endelige prøvetakingen.
Romfartøyets TAGSAM (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) instrument vil samle en regolitisk prøve fra Bennu. TAGSAM er en leddet robotarm. Når OSIRIS-REx nærmer seg Nightingale, vil den forlenge denne armen mot overflaten til asteroiden. Romfartøyet vil nærme seg asteroiden veldig sakte, og når det gjør det, vil TAGSAM ta kontakt.
Den vil bare berøre overflaten i en kort periode - omtrent fem sekunder - som er lang nok til å samle en prøve. Den samler en prøve ved å blåse nitrogengass på regolitten, sende finkornet materiale over overflaten for å bli fanget av TAGSAM. Den vil deretter måle mengden materiale i prøven for å se om det er nok. NASA ønsker å samle en prøve på 60 gram (2,1 oz.).
NASA har en ny metode for å veie prøven. Når de har samlet en prøve, vil de skyte thrusterne for å komme seg bort fra Bennu. Deretter, med TAGSAM utvidet, vil de snurre romskipet. De vil måle tregheten og sammenligne den med en tidligere spinn med TAGSAM utvidet, men tom.
Hvis prøven ikke er stor nok, kan den gjenta prosedyren. OSIRIS-REx har nok nitrogen til å utføre tre prøvesamlinger, om nødvendig.
Når NASA vet at de har en vellykket prøvesamling, vil TAGSAM-hodet bli lagt inn i Sample Return Capsule (SRC). Da vil OSIRIS-REx bli manøvrert til en sakte drift til sikker avstand.
Etter det har romskipet fortsatt å gjøre. Det blir liggende på Bennu til mars 2021, og studerer asteroiden. Så vil den avreise til Jorden.
OSIRIS-REx forventede eksempeldato er september 2023. Hvis alt går bra, vil romskipet frigjøre SRC til jorden via fallskjerm, hvor det vil bli hentet på det amerikanske luftforsvarets Utah test- og treningsrekkevidde.
Hvorfor prøve Bennu?
Asteroider er igjen rester fra de tidlige dagene av solsystemet vårt. Astronomer tenker på asteroider som Bennu som tidskapsler, uberørte budbringere fra solsystemets tidlige dager. Bennu er en karbonaktig asteroide som ble oppdaget i 1999, og dens karbonholdige natur er viktig fordi karbon er et sentralt element i organisk kjemi. Det er også et potensielt farlig objekt med en sjanse på 1 700 for å påvirke Jorden mellom årene 2175 og 2199. (Et annet av OSIRIS-RExs oppdragsmål er også å studere Yarkovsky-effekten.)
Det ble også valgt på grunn av sin nærhet til Jorden, og på grunn av dens behagelige bane. Under målvalg var det over 7000 asteroider i nærheten av jorden som ble vurdert, men til slutt hadde bare 192 av dem passende baner.
Bennu er også i riktig størrelse. Hvis en asteroide er for liten - mindre enn 200 meter i diameter - snurrer den for fort til å beholde overflatemateriale som er egnet for prøvetaking. Alt finkornet materiale sendes ut i verdensrommet.
Størrelseskravet reduserte listen fra 192 ned til bare 26.
Men det kommer i stor grad ned på Bennus karbonrike natur. Urens karbon er uendret siden asteroiden ble dannet for milliarder av år siden. Asteroider som Bennu inneholder også organiske molekyler, flyktige stoffer og aminosyrer som kan ha vært forløperne for livet på jorden. Forskere vil vite hvilken rolle asteroider som Bennu kan ha spilt i livet på jorden, og de vil også vite om deres rolle som en grunnleggende byggestein i solsystemets planeter.
Av de 26 asteroidene som var igjen på listen, var det bare 12 som hadde en kjent sammensetning, og bare 5 var primitive og karbonrike.
Og det er derfor de valgte det.
Mer:
- Pressemelding: Statusrapport: OSIRIS-REx fullfører den nærmeste flyoveringen av eksempler på nettstedet Nightingale
- OSIRIS-REx Asteroid Sample Return Mission
- Space Science Review: OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid (101955) Bennu
- Space Magazine: Det er på tide å bestemme. Hvor skal OSIRIS-REx ta en prøve fra Bennu?
