NASA's OSIRIS-REx-ruimtevaartuig bereikte zijn doelwit, asteroïde Bennu (101955 Bennu), op 3 december 2018. Sindsdien onderzoekt het ruimtevaartuig het oppervlak van de asteroïde, op zoek naar een geschikte landingsplek om een monster te verzamelen. Het probleem is dat Bennu een veel rotsachtiger en uitdagender oppervlak heeft dan aanvankelijk werd gedacht.
De belangrijkste missie van OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) is het verzamelen van een monster van asteroïde Bennu en het terugsturen naar de aarde. Dat is een risicovolle manoeuvre en om succesvol te zijn, moet het ruimtevaartuig een bemonsteringslocatie vinden die aan twee voorwaarden voldoet: het moet geschikt fijnkorrelig materiaal hebben voor bemonstering en het moet veilig zijn voor het ruimtevaartuig.
Het ruimtevaartuig heeft het oppervlak van de asteroïde nauwkeurig bestudeerd en in december kondigde NASA aan dat ze de bemonsteringslocatie hadden beperkt tot vier kandidaten met een vogelthema: ijsvogel, visarend, strandloper en nachtegaal. Na deze vier nog nader te hebben bekeken, koos NASA Nightingale uit als de primaire bemonsteringssite, met Osprey als back-up.
Dat was allemaal onderdeel van verkenningsfase A. Nu bevindt de missie zich in de verkenningsfase B, en deze fase vereist dat OSIRIS-REx super dicht bij Bennu komt.
De baan van het ruimtevaartuig houdt hem 1,2 km (0,75 mijl) boven het oppervlak van de asteroïde. Gisteren kwam OSIRIS-REx veel dichterbij. Tijdens een manoeuvre van bijna 11 uur kwam het ruimtevaartuig binnen 620 meter (0,4 mijl) van het oppervlak en vloog over de Nightingale-site, een stuk grond van slechts 16 meter (52 ft) breed.
Dit was de kleinste manoeuvre die het ruimtevaartuig ooit heeft uitgevoerd. Het gebruikte een van de Low Thrust Reaction Engine Assembly (LTR) -stuwraketten om de nadering te starten. Dit zijn de kleinste stuwraketten aan boord en ze verplaatsten het ruimtevaartuig met 3,7 mm / s.
Het ruimtevaartuig is nu teruggekeerd naar zijn veilige thuisbaan, maar dit was het dichtst bij Nightingale.
Het ruimtevaartuig gebruikte zijn camera's om een visueel model aan boord van de Nightingale-site te bouwen. Hij gebruikt dat model om zijn weg naar en van de site te navigeren met zijn Natural Feature Tracking (NFT) -systeem. De NFT werkt door te vergelijken wat de camera's in realtime zien met de ingebouwde afbeeldingen.
Op 11 februari zal OSIRIS-REx opnieuw een close-up manoeuvre uitvoeren over zijn back-upbemonsteringssite, Osprey.
Dan komt het nog dichterbij.
In maart zal het Recon-fase C uitvoeren. In die fase zal het ruimtevaartuig binnen 250 m (820 ft.) Van Bennu naderen. Op 3 maart vliegt hij op die hoogte over Nightingale en op 26 maart doet hij hetzelfde voor Osprey. Deze viaducten leveren cruciale afbeeldingen met een hoge resolutie van elke site om overvloedig fijnkorrelig materiaal op elke site te identificeren.
Zodra Recon Phase C is voltooid, voert OSIRIS-REx twee repetities uit van de sampling-operatie. Het zal oefenen om zijn baan te verlaten en direct boven de bemonsteringslocatie naar een vooraf bepaald IJkpunt te reizen, waarna hij terugkeert naar zijn veilige baan. In de tweede repetitie laat hij zijn baan en manoeuvre over aan een Matchpoint. Daar zweeft het over de bemonsteringslocatie voordat het weer terugkeert naar de baan.
Deze repetities zijn cruciaal voor het succes van de missie. Tijdens elke repetitie zal het ruimtevaartuig OCAMS- en TAGCAMS-beelden en LIDAR-gegevens volgen en analyseren. Het OSIRIS-REx-team zal dat allemaal gebruiken om te verifiëren dat het vluchtsysteem goed presteert.
Dan komt de laatste steekproef.
Het TAGSAM-instrument (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) van het ruimtevaartuig zal een regolith-monster van Bennu verzamelen. TAGSAM is een gelede robotarm. Als OSIRIS-REx Nightingale nadert, zal het deze arm uitstrekken naar het oppervlak van de asteroïde. Het ruimtevaartuig zal de asteroïde heel langzaam naderen en daarbij zal TAGSAM contact maken.
Het raakt het oppervlak slechts een korte tijd aan - ongeveer vijf seconden - wat lang genoeg is om een monster te verzamelen. Het verzamelt een monster door stikstofgas op de regoliet te blazen en fijnkorrelig materiaal boven het oppervlak te sturen om door TAGSAM te worden opgevangen. Vervolgens meet het de hoeveelheid materiaal in het monster om te zien of het genoeg is. NASA wil een monster van 60 gram (2,1 oz.) Verzamelen.
NASA heeft een nieuwe methode om het monster te wegen. Zodra ze een monster hebben verzameld, zullen ze de stuwraketten afvuren om weg te gaan van Bennu. Vervolgens, met de TAGSAM verlengd, zullen ze het ruimtevaartuig laten draaien. Ze meten de traagheid en vergelijken deze met een eerdere draai met de TAGSAM verlengd, maar leeg.
Als het monster niet groot genoeg is, kan het de procedure herhalen. OSIRIS-REx heeft voldoende stikstof om indien nodig drie monsterverzamelingen uit te voeren.
Zodra NASA weet dat ze een succesvolle monsterverzameling hebben, wordt de TAGSAM-kop in de Sample Return Capsule (SRC) geplaatst. Dan wordt OSIRIS-REx gemanoeuvreerd in een langzame drift naar een veilige afstand.
Daarna heeft het ruimtevaartuig nog werk te doen. Hij blijft tot maart 2021 in Bennu, waar hij de asteroïde bestudeert. Dan vertrekt het naar de aarde.
De verwachte retourdatum van OSIRIS-REx is september 2023. Als alles goed gaat, zal het ruimtevaartuig de SRC via parachute naar de aarde vrijgeven, waar het zal worden opgehaald bij de Utah Air Force's Utah Test and Training Range.
Waarom Bennu nemen?
Asteroïden zijn overblijfselen uit de begintijd van ons zonnestelsel. Astronomen zien asteroïden als Bennu als tijdcapsules, ongerepte boodschappers uit de begintijd van het zonnestelsel. Bennu is een koolstofhoudende asteroïde die in 1999 werd ontdekt en het koolstofhoudende karakter ervan is belangrijk omdat koolstof een sleutelelement is in de organische chemie. Het is ook een potentieel gevaarlijk object met een kans van 1 op 2.700 om de aarde te raken tussen 2175 en 2199. (Een ander doel van OSIRIS-REx is ook het bestuderen van het Yarkovsky-effect.)
Het werd ook gekozen vanwege de nabijheid van de aarde en vanwege de aangename baan. Tijdens de doelselectie waren er meer dan 7.000 Near Earth Asteroids in overweging, maar uiteindelijk hadden slechts 192 van hen geschikte banen.
Bennu heeft ook de juiste maat. Als een asteroïde te klein is - minder dan ongeveer 200 meter in diameter - draait hij te snel om oppervlaktemateriaal vast te houden dat geschikt is voor bemonstering. Al het fijnkorrelige materiaal wordt de ruimte in gestuurd.
De vereiste grootte verkleinde de lijst van 192 tot slechts 26.
Maar het komt grotendeels neer op Bennu's koolstofrijke karakter. Zijn oorspronkelijke koolstof is onveranderd sinds de asteroïde miljarden jaren geleden is gevormd. Asteroïden zoals Bennu bevatten ook organische moleculen, vluchtige stoffen en aminozuren die mogelijk de voorlopers zijn geweest van het leven op aarde. Wetenschappers willen weten welke rol asteroïden zoals Bennu mogelijk hebben gespeeld in het leven op aarde, en ze willen ook weten wat hun rol is als een fundamentele bouwsteen van de planeten van het zonnestelsel.
Van de 26 asteroïden die nog op de lijst stonden, hadden er slechts 12 een bekende samenstelling, en slechts 5 waren primitief en koolstofrijk.
En dat is waarom ze ervoor kozen.
Meer:
- Persbericht: Statusrapport: OSIRIS-REx voltooit de dichtstbijzijnde fly-over van de nachtegaal van de proefsite
- OSIRIS-REx missie om asteroïde terug te sturen
- Space Science Review: OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid (101955) Bennu
- Space Magazine: het is tijd om te beslissen. Waar moet OSIRIS-REx een monster van Bennu nemen?
