OSIRIS-REx: Hentning af stykker af en asteroide

NASAs OSIRIS-REx er en igangværende mission på asteroiden 101955 Bennu, en kulstofrig sten, der er spor for det tidlige solsystem. Rumfartøjet ankom til Bennu den 3. december 2018 og gik med succes i kredsløb om asteroiden den 31. december 2018.

I 2023 er det planlagt, at OSIRIS-REx's prøvereturkapsel bringer et stykke Bennu tilbage til Jorden. Men først vil rumfartøjet foretage en grundig undersøgelse af det stenede legeme og hjælpe forskere med at lære mere om, hvordan sollys kan ændre en asteroides position.

Besøg på en asteroide

OSIRIS-REx (Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer) -missionen på 800 millioner dollars blev i 2009 udnævnt til en finalist for NASA's New Frontiers missionsklasse sammen med missioner for at studere Venus (Surface and Atmosphere Geochemical Explorer eller SAGE ) og månen (MoonRise). I 2011 blev OSIRIS-REx valgt som vindende forslag.

New Frontiers-programmet består af en række mellemklasse-rumfartøjsmissioner, der skal hjælpe os med bedre at forstå solsystemet. OSIRIS-REx er den tredje mission valgt til dette program; de tidligere udvalgte var New Horizons, der fløj af dværgplaneten Pluto i 2015 og af et objekt kaldet 2014 MU69 i 2019 og Juno -missionen, der ankom i kredsløb omkring Jupiter i 2016.

OSIRIS-REx blev lanceret den 8. september 2016. Den vendte kortvarigt hjem i september 2017 for at fuldføre en hastighedsforøgende flyby af Jorden. Sonden ankom til Bennu den 3. december 2018. I måneden efter ankomsten tog OSIRIS-REx detaljerede målinger af Bennus form og masse, inden den præcis gled i kredsløb.

OSIRIS-REx opnåede sin bane den 31. december 2018, få timer før New Horizons fløj i 2014 MU69. Asteroidesonden satte to rekorder: Bennu er den mindste krop, et rumfartøj nogensinde har kredset om (rumstenen har en diameter på 1.640 fod eller 500 meter), og OSIRIS-REx udførte den nærmeste bane nogensinde af et lille legeme, på kun 1 1,6 kilometer fra overfladen.

En del af rumfartøjets næste job er at lede efter et sikkert sted at lande; missionsledere vælger to semifinalistlokationer inden juli 2020, og OSIRIS-REx vil røre ved et af disse steder på overfladen kort efter det.

OSIRIS-REx vil følge i fodsporene på Japans Hayabusa, der i 2010 blev det første rumfartøj, der bragte lidt af en asteroide tilbage til Jorden. En efterfølgende japansk sample-return mission, kaldet Hayabusa2, er på vej til asteroiden Ryugu (også kendt som 1999 JU3), med en ankomst sat til 2020. OSIRIS-REx er imidlertid den første USA-ledede asteroide sample-return mission .

En kunstners illustration af NASAs OSIRIS-REx rumfartøj, der nærmer sig asteroiden Bennu.

En kunstners illustration af NASAs OSIRIS-REx rumfartøj, der nærmer sig asteroiden Bennu.(Billedkredit: NASA/Goddard/University of Arizona)

Prøveudtagning af en asteroide

Asteroider er de stykker, der er tilbage fra dannelsen af planeterne, og som sådan fungerer de som rudimentære tegninger af det tidlige solsystem. Ved at studere dem kan forskere se, hvordan det tidlige solsystem var og få styr på, hvordan planeter dannede sig.

NASAs Dawn -mission besøgte asteroiden Vesta, inden han gik videre til dværgplaneten Ceres. I modsætning til Dawn-missionen bringer OSIRIS-REx et stykke Bennu hjem til dybdegående laboratorieundersøgelser, der ikke er mulige fra kredsløb. OSIRIS-REx-teamet håber at indsamle mindst 2 ounces (60 gram) materiale for at nå deres videnskabelige mål.

At forstå, hvordan asteroider dannes, vil ikke kun give indsigt i det tidlige solsystem, men også hjælpe forskere med bedre at forstå rumstenenes makeup i dag. Det kan være nyttigt, hvis et sådant objekt truer med at kollidere med Jorden. Forskningen kan også hjælpe med fremtidige bestræbelser på at udvinde asteroider.

'Missionen vil udvikle vigtige teknologier til rumforskning, der vil gavne alle, der er interesseret i at udforske eller udvinde asteroider, uanset om det er NASA eller et privat firma,' siger Dante Lauretta, hovedforsker for OSIRIS-REx, i en udmelding . (Lauretta var tidligere missionens medforsker, sammen med planetforskeren Michael Drake, der døde i 2011 i en alder af 65.)

OSIRIS-REx vil også hjælpe astronomer med at studere Yarkovsky-effekten på asteroider. Dette fænomen opstår, når varme fra solen giver et lille skub, der ændrer bevægelsen af en asteroide eller et andet objekt. Selvom skubbet er minimalt, kan det bygge sig op over tid og hjælpe med at ændre den vej, en rumklippe bevæger sig. Men det kan være udfordrende at studere denne effekt, da den varierer baseret på formen på hver asteroide.

'Kendskabet fra missionen vil hjælpe os med at udvikle metoder til bedre at spore asteroidernes baner,' sagde Jim Green, direktør for NASAs Planetary Science Division, i en udmelding .

Nu hvor OSIRIS-REx har nået Bennu, arbejder fem instrumenter ombord på rumfartøjet med at studere, kortlægge og analysere asteroiden i enestående detaljer:

OSIRIS-REx synligt og infrarødt spektrometer (OVIRS)-Ved at måle synligt og nær-infrarødt lys vil OVIRS jagte efter organiske stoffer og andre mineraler.
OSIRIS-REx termisk emissionsspektrometer (OTES)-Ved hjælp af det termiske infrarøde vil OTES tage Bennus temperatur og kortlægge mineralske og kemiske overflod. Sammen vil OVIRS og OTES kortlægge Bennu over en bølge af interessante bølgelængder for at hjælpe med at vælge det bedste sted at prøve asteroiden.
OSIRIS-REx Camera Suite (OCAMS)-En pakke med tre kameraer hjælper med at kortlægge Bennu. PolyCam, den største, vil erhverve de første billeder af Bennu, tage dem fra 1,2 millioner miles (2 millioner kilometer) ud og fange billeder i høj opløsning af prøvestedet. MapCam vil jage efter satellitter og støvrøg omkring asteroiden, kortlægge den i farver og tage fotografierne for at oprette topografiske kort. SamCam dokumenterer indsamlingen af prøven og dens optagelse.
OSIRIS-REx Laser Altimeter (OLA)-Ved at scanne hele overfladen af Bennu sender OLA data tilbage for at skabe meget præcise 3D-modeller af asteroideoverfladen.
Regolith X-ray Imaging Spectrometer (RExIS)-Undersøgelse af røntgenemissioner af Bennu hjælper med at oprette et kort, der viser overflod af forskellige elementer på overfladen. I modsætning til andre billeddannelsesinstrumenter vil RExIS undersøge asteroidens sammensætning på niveau med individuelle atomelementer.

Mission tidslinje

Siden lanceringen har rumfartøjet foretaget to dybe rummanøvrer. Det første fandt sted den 28. december 2016 og satte rumfartøjet op til dets tyngdekraftshjælp med Jorden. Næsten et år senere foretog OSIRIS-REx en flyby af planeten den 22. september 2017 for at få fart på sin rejse til Bennu.

Ved den nærmeste tilgang, over Antarktis, var rumfartøjet cirka 17.200 km (17.200 km) fra overfladen. Flybyen øgede OSIRIS-REx's hastighed med omkring 8.500 mph (13.000 km/t) og blev udført fejlfrit. Rumfartøjet fortsatte derefter på sin rejse til Bennu.

Undervejs tog OSIRIS-REx nogle fantastiske billeder af Jorden og dens måne fra en afstand på lidt mere end 3 millioner miles (5 millioner km).

Den 28. juni 2018 gennemførte rumfartøjet sin anden og sidste store dybe rummanøvre, inden de foretog en række vellykkede manøvrer med asteroide-tilgang for at bringe den tæt på Bennu.

Når asteroiden er blevet undersøgt i detaljer, vil forskere identificere en region, der skal prøves. Det er her, Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM) vil spille ind. Da OSIRIS-REx kommer tættere på asteroiden, vil TAGSAM sprænge en prøve af ren nitrogengas på klippens overflade. Regolith (støv og ødelagt sten) sprængt fra overfladen vil blive skubbet ind i prøvetagerens kammer. For at fuldføre hele den planlagte videnskab skal OSIRIS-REx samle mindst 2 ounces (60 g) asteroidemateriale, men målet er at indsamle 5 ounces (150 g) for at tage højde for eventuelle målefejl. Rumfartøjet vil bære tre flasker nitrogengas for at muliggøre flere opsamlingsforsøg, og TAGSAM kan bære op til 70 ounces (2.000 g). For at veje prøven i miljøet med lav tyngdekraft vil forskere måle rumfartøjets vinkelacceleration før og efter prøven er indsamlet.

Selvom OSIRIS-REx vil prøve Bennu, lander rumfartøjet ikke helt på rumklippens overflade. Kontakten under indsamlingsprocessen vil være kort og varer kun få sekunder. 'Vi kysser overfladen,' sagde Drake til journalister i 2011.

OSIRIS-REx's korte kontakt med overfladen af Bennu er planlagt til juli 2020.

Rumfartøjet forlader Bennu i marts 2021 for rejsen tilbage til Jorden. OSIRIS-REx kommer hjem igen i september 2023 og taber en returkapsel, som vil falde i faldskærm i Utah-ørkenen. Rumfartøjet bevæger sig derefter ind i en stabil bane omkring solen.

Asteroiden nær jorden Bennu, set af NASA

Nær-jord-asteroiden Bennu, set af NASAs OSIRIS-REx-sonde den 2. december 2018.(Billedkredit: NASA/Goddard/University of Arizona)

Mød Bennu

Oprindeligt kendt som 1999 RQ36, rocken OSIRIS-Rex vil besøge blev omdøbt til Bennu af 9-årige Mike Puzio i en 2013 konkurrence . Bennu er en egyptisk gud, der normalt skildres som en grå hejre. Puzio valgte navnet, fordi han syntes, at TAGSAM og solpanelerne lignede fuglgudens hals og vinger.

Bestemmelse er en af flere tusinde nær-jord-objekter, der kredser inden for 120 millioner miles (190 millioner km) fra Jorden. Blandt dem var Bennu en af mindre end 200 objekter, hvis bane var velkendt og tilstrækkeligt lignede Jordens bane. Denne asteroide kredser om solen hver 436 dage og kommer meget tæt på Jorden hvert sjette år.

Bennu er også relativt stor, cirka 500 meter bred. Klipper mindre end 200 meter spinder for hurtigt til, at et rumskib sikkert kan lande på dem. Kun en håndfuld af asteroiderne i passende baner var store nok til at tillade et besøg.

Blandt dem, der anses for passende, har Bennu en mere attraktiv sammensætning. Asteroiden er relativt rig på kulstofbaseret materiale; asteroiderne, der kan have bragt vand og organisk materiale til Jorden og hjulpet med at starte livet, ville have lignet Bennu.

'Vi går efter noget rig på organisk, som måske havde noget at gøre med, at livet kom i gang,' sagde Drake.

Bennus tætte bane gør det også til en potentielt farlig genstand for Jorden, men i modsætning til hvad nogle medierapporter har sagt, er denne rumsten ikke en bestemt trussel. NASA-forskere har beregnet, at der er en 0,037 procent (eller 1-i-2.700) chance for, at den rammer Jorden i sidste kvartal af det 22. århundrede. For at det kunne ske, ville asteroiden skulle have sin bane ændret i sin 2.135. flyby af Jorden.

Hvis asteroiden gør det støder sammen med Jorden , påvirkningen ødelægger ikke planeten, selvom den vil ødelægge, uanset hvor den rører ned. Eksperter siger, at en asteroide af denne størrelse sandsynligvis ville ødelægge lokalområdet omkring påvirkningen, men det ville ikke forårsage masseudryddelser.

Alligevel kan den avancerede advarsel fra OSIRIS-REx hjælpe forskere med at træffe forebyggende foranstaltninger længe før en påvirkning.

Yderligere læsning: