NASA har valt provtagningsplatsen för sitt OSIRIS-REx-rymdskepp. Efter att ha begränsat det till fyra potentiella webbplatser och granskat dem i detalj har de bosatt sig på en plats. Deras val? Näktergal.
OSIRIS-REx har varit på asteroiden Bennu i ett år och tagit detaljerade bilder av hela ytan. Medan rymdskeppet har andra uppdragsmål, är provets returdel av dess uppdrag viktigast. Avancerade rymdfarkoster som OSIRIS-REx kan samla detaljerade data om asteroiden medan de är där, men det är tillbaka på jorden, i specialiserade laboratorier, där en djupgående provanalys kan utföras.
"Av de fyra kandidaterna uppfyller webbplats Nightingale bäst dessa kriterier och garanterar i slutändan uppdragets framgång."
Dante Lauretta, OSIRIS-REx huvudutredare.
Men innan den kan returnera en måste den samla en, och att hitta en säker plats för att samla en på Bennus sten och stenblock yta är en utmaning. När OSIRIS-REx (Origins, Spectral Tolkning, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) anlände till Bennu, fann uppdragspersonalen att asteroiden var grovare än väntat. Det finns gott om material som är lämpligt för provtagning - finkornigt material som är mindre än 2,5 cm (1 tum) - men den steniga ytan på asteroiden gör det svårt att komma åt.
NASA minskade sitt val till fyra platser, som var och en gav det nödvändiga finkorniga materialet medan de utgör en hanterbar fara för rymdskeppet självt. De fick alla namn efter fåglar: sandpiper, fiskgjuse, Kingfisher och den bekräftade platsen, Nightingale.
"Efter en grundlig utvärdering av alla fyra kandidatsajter tog vi vårt slutliga beslut baserat på vilken plats som har den största mängden finkornigt material och hur lätt rymdskeppet kan komma åt det materialet samtidigt som rymdskeppet är säkert," säger Dante Lauretta, OSIRIS-REx huvudutredare vid University of Arizona i Tucson. "Av de fyra kandidaterna uppfyller webbplats Nightingale bäst dessa kriterier och garanterar i slutändan uppdragets framgång."
I en tidigare artikel om Space Magazine lyfte vi fram de fyra potentiella samplingsplatserna. Svårigheterna för uppdragsoperatörerna är att rymdskeppet utformades för att landa på ett strandliknande område med dammliknande avlagringar av finare material som är lämpligt för provtagning. Men Bennus steniga natur komplicerade valet.
Nu har emellertid valet gjorts.
Nightingale ligger i en krater i norr om asteroiden. Krateren är 140 meter bred. Bilder visar att Nightingale är ganska smidig, och platsen är så långt norr att temperaturen är lägre, vilket betyder att regoliten där är väl bevarad. Krateret är också ungt och materialet är färskt exponerat, vilket gör det idealiskt för att samla ett orört prov. Ett mer orört urval har visat mindre utrymme förvitring och kommer att hålla fler ledtrådar till Bennus historia.
När OSIRIS-REx-återvändandeprojektet planerades förutsåg NASA en plats med en diameter på 50 meter. Nightingales krater är större än så, men det finns fortfarande risker. Storleken på det säkra beröringsområdet i krateret är bara cirka 16 meter i diameter. Det är bara en tiondel av den storlek som anges i uppdragsplanen.
Så OSIRIS-REx kommer att behöva rikta in sig på sin provtagningsplats mycket exakt, inklusive att arbeta sig runt en stor stenblock som kan vara i vägen när rymdskeppet lämnar provtagningsplatsen. NASA har arbetat med det och utvecklat ett system för att undvika kollision för OSIRIS-REx.
När OSIRIS-REx så småningom tar ett prov, kommer det att göra det självständigt. Rymdskeppet har ett Natural Feature Tracking (NFT) -system som använder bilder av asteroiden för att leda sig själv till ytan. Genom att jämföra sina bilder ombord på Bennu med vad kamerorna ser i realtid kan det undvika kollisioner.
Men Bennus oväntade ogenlighet innebär att systemet kommer att möta vissa utmaningar. Den har ett automatiskt felsäkert som avbryter provtagningen om ett hinder är för nära. För att förhindra att det händer kommer uppdragsoperatörer att arbeta övertid. I själva verket förväntar sig teamet nästan att rymdskeppet avstår från sitt första försök när det närmar sig de byggnadsstora stenblocken som strö över ytan på asteroiden.
NASA har också valt en säkerhetskopieringsplats. Osprey kommer att fylla den rollen.
OSIRIS-REx kan utföra flera provtagningsförsök vid behov. Om provsamling inte fungerar på Nightingale kan försöket i sig förstöra webbplatsen för mycket, vilket gör det olämpligt för ett andra försök. Om NFT-systemet avbryter försöket och vinkar rymdskeppet, kan thrusterarna störa platsen. I så fall kommer rymdskeppet att försöka en annan provsamling på Osprey.
"Bennu har utmanat OSIRIS-REx med utomordentligt robust terräng," säger Rich Burns, OSIRIS-REx projektledare vid NASA: s Goddard Space Flight Center. ”Teamet har anpassat sig genom att använda en mer exakt, men mer komplex, optisk navigeringsteknik för att kunna komma in i dessa små områden. Vi kommer också att beväpna OSIRIS-REx med förmågan att känna igen om det är på väg att beröra en fara inom eller i anslutning till webbplatsen och våg-off innan det händer. "
Nu när NASA har bosatt sig på primära webbplatser och reservsidor för provsamling växer förväntan. Men det krävs ännu mer arbete innan provsamlingen kan äga rum. I januari kommer OSIRIS-REx att påbörja fler rekognoseringsflyg för både Nightingale och Osprey, och de kommer att samlas upp på våren. När rekonstruktionen är klar kommer rymdskeppet att öva för sitt första provinsamlingsförsök, planerat i augusti.
Om allt går bra kommer OSIRIS-REx att lämna Bennu 2021, och provet återlämnas till jorden i september 2023.
