NASA: s OSIRIS-REx-rymdskepp nådde sitt mål, asteroiden Bennu (101955 Bennu), den 3 december 2018. Sedan dess har rymdskeppet undersökt asteroidens yta och letat efter en lämplig landningsplats för att samla ett prov. Problemet är att Bennu har en mycket stenigare och utmanande yta än vad man först trodde.
OSIRIS-REx (Origins, Spectral Tolkning, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) primära uppgift är att samla in ett prov från asteroiden Bennu och returnera det till jorden. Det är en riskfylld manöver, och för att lyckas måste rymdskeppet hitta en provtagningsplats som uppfyller två villkor: det måste ha lämpligt finkornigt material för provtagning, och det måste vara säkert för rymdskeppet.
Rymdskeppet har studerat asteroidens yta noggrant, och i december meddelade NASA att de hade begränsat provtagningsplatsen till fyra kandidater med fågelmotiv: Kingfisher, Osprey, Sandpiper och Nightingale. Efter att ha tagit ännu närmare titt på dessa fyra valde NASA Nightingale som den primära provtagningsplatsen, med Osprey som en säkerhetskopia.
Det var allt en del av Reconnaissance Fase A. Nu är uppdraget i Recon Fase B, och den här fasen kräver OSIRIS-REx för att komma super nära Bennu.
Rymdfarkostens hemloppbana håller det 1,2 km (0,75 mi) över ytan på asteroiden. Igår kom OSIRIS-REx mycket närmare. Under en nästan 11 timmars manöver kom rymdskeppet till inom 620 meter (0,4 mi) från ytan och flög över Nightingale-platsen, en mark mark bara 16 meter bred.
Detta var den minsta manöver som någonsin utförts av rymdskeppet. Den använde en av dess lågtryckningsmotorer (LTR) thrusterar för att initiera tillvägagångssättet. Dessa är de minsta thrusterarna ombord och de flyttade rymdskeppet med 3,7 mm / s.
Rymdskeppet har nu återvänt till sitt säkra hemlopp, men det var det närmaste det har varit Nightingale.
Rymdskeppet använde sina kameror för att bygga en visuell modell ombord på Nightingale-webbplatsen. Den kommer att använda den modellen för att navigera sig in och ut från webbplatsen med sitt Natural Feature Tracking (NFT) -system. NFT fungerar genom att jämföra vad kamerorna ser i realtid med sina ombordbilder.
Den 11 februari kommer OSIRIS-REx att utföra ytterligare en närmanöver över sin backup-samplingsplats, Osprey.
Då kommer det att komma ännu närmare.
I mars kommer det att utföra Recon fas C. I den fasen kommer rymdskeppet att närma sig inom 250 m (820 fot) från Bennu. Den 3 mars flyger det över Nightingale i den höjden, och den 26 mars kommer det att göra samma sak för Osprey. Dessa flyovers kommer att ge avgörande högupplösta bilder av varje webbplats för att identifiera rikligt finkornigt material på varje webbplats.
När Recon fas C är klar kommer OSIRIS-REx att utföra två repetitioner av sin samplingsoperation. Den kommer att öva sig att lämna sin bana och resa till en förutbestämd kontrollpunkt direkt över samplingsplatsen, och sedan återgår den till sin säkra bana. I den andra repetitionen kommer den att lämna sin bana och manöver till en Matchpoint. Där kommer den att sväva över samplingsplatsen innan den återgår till bana igen.
Dessa repetitioner är avgörande för uppdragets framgång. Under varje repetition kommer rymdskeppet att spåra och analysera OCAMS- och TAGCAMS-bilder och LIDAR-data. OSIRIS-REx-teamet kommer att använda allt detta för att verifiera att flygsystemet presterar bra.
Sedan kommer den sista provtagningen.
Rymdskeppets TAGSAM-instrument (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) kommer att samla in ett regolitprov från Bennu. TAGSAM är en ledad robotarm. När OSIRIS-REx närmar sig Nightingale kommer den att utsträcka denna arm mot asteroidens yta. Rymdskeppet kommer att närma sig asteroiden mycket långsamt, och när det gör det kommer TAGSAM att ta kontakt.
Det kommer bara att beröra ytan under en kort tid - cirka fem sekunder - vilket är tillräckligt länge för att samla in ett prov. Den samlar ett prov genom att blåsa kvävgas på regoliten, skicka finkornigt material över ytan, för att fångas av TAGSAM. Den mäter sedan mängden material i provet för att se om det räcker. NASA vill samla ett prov på 60 gram (2,1 oz.).
NASA har en ny metod för att väga provet. När de har samlat ett prov kommer de att avfyra thrusterarna för att gå tillbaka från Bennu. Sedan, med TAGSAM utökat, kommer de att snurra rymdskeppet. De kommer att mäta trögheten och jämföra den med en tidigare snurr med TAGSAM utökad, men tom.
Om provet inte är tillräckligt stort kan det upprepa proceduren. OSIRIS-REx har tillräckligt med kväve för att utföra tre provsamlingar, om det behövs.
När NASA vet att de har en framgångsrik provsamling kommer TAGSAM-huvudet att läggas in i Sample Return Capsule (SRC). Då kommer OSIRIS-REx att manövreras till en långsam drift till ett säkert avstånd.
Efter det har rymdskeppet fortfarande arbete att göra. Det kommer att stanna kvar på Bennu till mars 2021 och studera asteroiden. Sedan avgår det till Jorden.
OSIRIS-REx förväntade återkomstdatum för provet är september 2023. Om allt går bra kommer rymdskeppet att släppa SRC till jorden via fallskärm, där det kommer att hämtas vid US Air Force: s Utah Test and Training Range.
Varför prov Bennu?
Asteroider är kvar rester från de tidiga dagarna av vårt solsystem. Astronomer tänker på asteroider som Bennu som tidskapslar, orörda budbärare från solsystemets tidiga dagar. Bennu är en kolhaltig asteroid som upptäcktes 1999, och dess karbonhaltiga natur är viktig eftersom kol är ett nyckelelement i organisk kemi. Det är också ett potentiellt farligt objekt med en chans på 1 till 2 700 att påverka jorden mellan åren 2175 och 2199. (Ett annat av OSIRIS-REx uppdragsmål är också att studera Yarkovsky-effekten.)
Det valdes också på grund av dess närhet till jorden och på grund av dess angenämda bana. Under målvalet övervägdes över 7 000 asteroider i närheten av jorden, men till slut hade endast 192 av dem lämpliga banor.
Bennu är också rätt storlek. Om en asteroid är för liten - mindre än cirka 200 meter i diameter - snurrar den för snabbt för att behålla ytmaterial som är lämpligt för provtagning. Allt finkornigt material skickas ut i rymden.
Storlekskravet reducerade listan från 192 till endast 26.
Men det beror till stor del på Bennus kolrika natur. Det ursprungliga kolet är oförändrat sedan asteroiden bildades för miljarder år sedan. Asteroider som Bennu innehåller också organiska molekyler, flyktiga ämnen och aminosyror som kan ha varit föregångarna till livet på jorden. Forskare vill veta vilken roll asteroider som Bennu kan ha spelat i livet på jorden, och de vill också veta om sin roll som en grundläggande byggsten av solsystemets planeter.
Av de 26 asteroiderna kvar på listan hade endast 12 en känd sammansättning och endast 5 var primitiva och kolrika.
Och det var därför de valde det.
Mer:
- Pressmeddelande: Statusrapport: OSIRIS-REx slutför den närmaste överflyttningen av exempellista för platser
- OSIRIS-REx Asteroid Sample Return Mission
- Space Science Review: OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid (101955) Bennu
- Space Magazine: Det är dags att besluta. Var ska OSIRIS-REx ta ett prov från Bennu?
