OSIRIS-REx: Asteroidi tükkide koju toomine

NASA OSIRIS-REx on jätkuv missioon asteroidil 101955 Bennu, mis on süsinikurikas kivim, mis sisaldab varajase päikesesüsteemi jälgi. Kosmoselaev saabus Bennu 3. detsembril 2018 ja läks 31. detsembril 2018 edukalt orbiidile ümber asteroidi.



Aastal 2023 plaanitakse OSIRIS-RExi proovitagastuskapsli abil tükk Bennu Maale tagasi tuua. Kuid kõigepealt viib kosmoselaev läbi kivise keha põhjaliku uuringu ja aitab teadlastel rohkem teada saada, kuidas päikesevalgus võib asteroidi positsiooni muuta.



Asteroidi külastamine

800 miljoni dollari suurune missioon OSIRIS-REx (Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer) nimetati 2009. aastal NASA New Frontiers missiooniklassi finalistiks koos missioonidega Veenuse uurimiseks (Surface and Atmosphere Geochemical Explorer ehk SAGE ) ja kuu (MoonRise). 2011. aastal valiti võitja ettepanekuks OSIRIS-REx.

Programm New Frontiers koosneb mitmest keskklassi kosmoselaeva missioonist, mille eesmärk on aidata meil paremini mõista päikesesüsteemi. OSIRIS-REx on selle programmi jaoks valitud kolmas missioon; varasemad väljavalitud olid New Horizons, mis lendas 2015. aastal kääbusplaneet Pluuto ja 2019. aastal objekti nimega 2014 MU69, ning Juno missioon, mis jõudis 2016. aastal Jupiteri ümber orbiidile.



OSIRIS-REx käivitati 8. septembril 2016. See naasis korraks koju septembris 2017, et lõpetada Maa kiirust suurendav lend. Sond saabus Bennu 3. detsembril 2018. Kuul pärast selle saabumist tegi OSIRIS-REx Bennu kuju ja massi üksikasjalikud mõõtmised, enne kui ta täpselt orbiidile libises.

OSIRIS-REx saavutas oma orbiidi 31. detsembril 2018, vaid mõni tund enne New Horizons'i lendu 2014. aastaks MU69. Asteroidisond püstitas kaks rekordit: Bennu on väikseim keha, mille ümber kosmoseaparaat on kunagi tiirutanud (kosmosekivi läbimõõt on 1640 jalga ehk 500 meetrit), ja OSIRIS-REx sooritas väikese keha kõigi aegade lähima orbiidi. miili (1,6 kilomeetrit) pinnast.

Osa kosmoseaparaadi järgmisest tööst on turvalise maandumiskoha otsimine; missiooni juhid valivad 2020. aasta juuliks kaks poolfinalisti ja OSIRIS-REx jõuab varsti pärast seda ühele pinnale.



OSIRIS-REx astub Jaapani Hayabusa jälgedes, millest sai 2010. aastal esimene kosmoselaev, mis tõi natuke Maale tagasi asteroidi. Järgnev Jaapani proovide tagastamise missioon nimega Hayabusa2 on teel asteroidini Ryugu (tuntud ka kui 1999 JU3), mille saabumisaeg on 2020. aastal. OSIRIS-REx on aga esimene USA juhitud asteroidiproovide tagastamise missioon .

Kunstniku näide NASA OSIRIS-REx kosmoselaevast, mis läheneb asteroidile Bennu.

Kunstniku näide NASA OSIRIS-REx kosmoselaevast, mis läheneb asteroidile Bennu.(Pildikrediit: NASA/Goddard/Arizona ülikool)

Asteroidi proovide võtmine



Asteroidid on tükid ja tükid, mis on jäänud planeetide tekkimisest, ja sellisena on need varajase päikesesüsteemi algelised joonised. Nende uurimine võimaldab teadlastel näha, milline oli varajane päikesesüsteem, ja saada aru planeetide kujunemisest.

NASA Dawni missioon külastas asteroidi Vesta, enne kui läks edasi kääbusplaneedile Ceres. Vastupidiselt Dawni missioonile toob OSIRIS-REx koju tüki Bennu põhjalikeks laboriuuringuteks, mis ei ole orbiidilt võimalikud. OSIRIS-RExi meeskond loodab oma teaduslike eesmärkide saavutamiseks koguda vähemalt 2 untsi (60 grammi) materjali.

Asteroidide kujunemise mõistmine ei anna mitte ainult teavet varasest päikesesüsteemist, vaid aitab teadlastel paremini mõista ka tänapäeva kosmosekivimite meiki. Sellest võib abi olla, kui mõni selline objekt ähvardab Maaga kokku põrgata. Uuring võib aidata ka asteroidide kaevandamisel tulevikus.

'Missioon arendab olulisi kosmoseuuringute tehnoloogiaid, millest on kasu kõigile, kes on huvitatud asteroidide uurimisest või kaevandamisest, olgu see NASA või eraettevõte,' ütles OSIRIS-RExi juhtivteadur Dante Lauretta. avaldus . (Lauretta oli varem missiooni kaasuurija koos planeediteadlase Michael Drake'iga, kes suri 2011. aastal 65-aastaselt.)

OSIRIS-REx aitab astronoomidel uurida ka Yarkovski mõju asteroididele. See nähtus ilmneb siis, kui päikesekuumus annab väikese tõuke, mis muudab asteroidi või muu objekti liikumist. Kuigi tõukejõud on minimaalne, võib see aja jooksul koguneda, aidates muuta kosmosekivi läbitud teed. Kuid selle mõju uurimine võib olla keeruline, kuna see varieerub sõltuvalt iga asteroidi kujust.

'Missioonist saadud teadmised aitavad meil välja töötada meetodeid asteroidide orbiitide paremaks jälgimiseks,' ütles NASA planeediteaduste osakonna direktor Jim Green. avaldus .

Nüüd, kui OSIRIS-REx on jõudnud Bennu, töötavad viis kosmoselaeva pardal olevat seadet, et asteroidi enneolematult üksikasjalikult uurida, kaardistada ja analüüsida:

  • OSIRIS-REx nähtav ja infrapunaspektromeeter (OVIRS)-Nähtava ja infrapuna-lähedase valguse mõõtmisega otsib OVIRS orgaanilisi ja muid mineraale.
  • OSIRIS-REx termilise emissiooni spektromeeter (OTES)-kasutades termilist infrapuna, võtab OTES Bennu temperatuuri ja kaardistab mineraalide ja keemiliste ainete arvukuse. Üheskoos kaardistavad OVIRS ja OTES Bennu huvitavate lainepikkuste lainel, et aidata valida parim koht asteroidi proovimiseks.
  • OSIRIS-REx Camera Suite (OCAMS)-kolme kaameraga komplekt aitab Bennu kaardistada. Suurim PolyCam omandab esimesed Bennu pildid, võttes need 2 miljoni kilomeetri kauguselt ja jäädvustab proovisaidist kõrge eraldusvõimega pilte. MapCam otsib asteroidi ümber satelliite ja tolmupilte, kaardistab selle värviliselt ja teeb topograafiliste kaartide loomiseks fotosid. SamCam dokumenteerib proovi kogumise ja selle võtmise.
  • OSIRIS-REx laserkõrgusmõõtur (OLA)-kogu Bennu pinda skaneerides saadab OLA tagasi andmed, et luua asteroidi pinna ülitäpseid 3D-mudeleid.
  • Regolith X-ray Imaging Spectrometer (RExIS)-Bennu röntgenikiirguse uurimine aitab koostada kaardi, mis näitab erinevate elementide rohkust pinnal. Erinevalt teistest pildistamisvahenditest uurib RExIS asteroidi koostist üksikute aatomielementide tasandil.

Missiooni ajakava

Alates selle käivitamisest on kosmoselaev teinud kaks süvavööndi manöövrit. Esimene toimus 28. detsembril 2016 ja seadis kosmoselaeva Maa jaoks gravitatsiooniabi jaoks valmis. Peaaegu aasta hiljem tegi OSIRIS-REx planeedi lendu 22. septembril 2017, et kiirendada teekonda Bennu.

Lähimal lähenemisel, Antarktika kohal, oli kosmoselaev pinnast umbes 10 700 miili (17 200 km) kaugusel. Lennureis suurendas OSIRIS-RExi kiirust umbes 8500 mph (13 000 km/h) ja teostati veatult. Seejärel jätkas kosmoselaev oma teekonda Bennu.

Teel tegi OSIRIS-REx hämmastavaid pilte Maast ja selle kuust veidi enam kui 3 miljoni miili (5 miljoni km) kauguselt.

28. juunil 2018 tegi kosmoselaev oma teise ja viimase suure süvaruumi manöövri, enne kui tegi mitmeid edukaid asteroidile lähenemise manöövreid, et see Bennu lähedale viia.

Kui asteroidi on üksikasjalikult uuritud, teevad teadlased kindlaks piirkonna, kust proovi võtta. Seal hakkab mängu puutetundliku proovivõtumehhanism (TAGSAM). Kui OSIRIS-REx asteroidile läheneb, lööb TAGSAM kivimi pinnale puhta lämmastikgaasi proovi. Pinnalt õhku lastud regoliit (tolm ja purustatud kivim) surutakse proovivõtja kambrisse. Kogu kavandatud teaduse lõpuleviimiseks peab OSIRIS-REx koguma vähemalt 2 untsi (60 g) asteroidimaterjali, kuid eesmärk on koguda 150 grammi (5 untsi), et võtta arvesse mõõtmisvigu. Kosmoseaparaat kannab kolme pudelit lämmastikgaasi, et võimaldada mitut kogumiskatset, ja TAGSAM võib kanda kuni 70 untsi (2000 g). Proovi kaalumiseks madala raskusastmega keskkonnas mõõdavad teadlased kosmoseaparaadi nurkkiirendust enne ja pärast proovi kogumist.

Kuigi OSIRIS-REx võtab Bennu proovi, ei maandu kosmoselaev täielikult kosmosekivi pinnale. Kogumisprotsessi ajal on kontakt lühike ja kestab vaid paar sekundit. 'Me suudleme pinda,' ütles Drake ajakirjanikele 2011. aastal.

OSIRIS-RExi lühike kokkupuude Bennu pinnaga on kavandatud juulis 2020.

Kosmoseaparaat lahkub Bennust märtsis 2021 teekonnale Maale. OSIRIS-REx jõuab koju tagasi 2023. aasta septembris ja viskab tagasi kapsli, mis langetab langevarjuga Utahi kõrbe. Seejärel liigub kosmoselaev päikese ümber stabiilsele orbiidile.

Maa-lähedane asteroid Bennu, nagu NASA nägi

Maa-lähedane asteroid Bennu, nagu nägi NASA OSIRIS-REx sond 2. detsembril 2018.(Pildikrediit: NASA/Goddard/Arizona ülikool)

Tutvuge Bennuga

Algselt 1999. aasta RQ36 nime all tuntud rock OSIRIS-Rex sai 9-aastase Mike Puzio nimeks Bennu. 2013 võistlus . Bennu on Egiptuse jumal, keda tavaliselt kujutatakse halli kirvena. Puzio valis nime, kuna arvas, et TAGSAM ja päikesepaneelid meenutavad linnujumala kaela ja tiibu.

Määramine on üks paljudest tuhandetest Maa-lähedastest objektidest, mis tiirlevad Maast 120 miljoni miili (190 miljoni km) raadiuses. Nende hulgas oli Bennu üks vähem kui 200 objektist, mille orbiit oli tuntud ja Maa orbiidiga piisavalt sarnane. See asteroid tiirleb ümber Päikese iga 436 päeva tagant ja jõuab iga kuue aasta järel Maale väga lähedale.

Bennu on ka suhteliselt suur, umbes 1650 jalga (500 m) lai. Alla 200 meetri (650 jalga) väiksemad kivid pöörlevad liiga kiiresti, et kosmoselaev neile ohutult maanduda saaks. Ainult käputäis sobivatel orbiitidel asuvaid asteroide oli piisavalt suured, et neid külastada.

Asjakohasteks peetavate hulgas on Bennul atraktiivsem koosseis. Asteroid on suhteliselt rikas süsinikupõhise materjali poolest; asteroidid, mis võisid tuua Maale vett ja orgaanilist materjali ning aitasid elu käima lükata, näeksid välja nagu Bennu.

'Me otsime midagi orgaanilist, mis oleks võinud olla seotud elu alustamisega,' ütles Drake.

Bennu lähedane orbiit muudab selle ka a potentsiaalselt ohtlik objekt Maa jaoks, kuid vastupidiselt mõnede meediaaruannete väitele ei ole see kosmosekivi kindel oht. NASA teadlased arvutasid välja, et 22. sajandi viimasel veerandil tabab see Maad 0,037 protsenti (ehk üks 2700-st). Selleks peaks asteroidi Maa 2135. lendu muutma oma orbiiti.

Kui asteroid seda teeb põrkuvad Maaga kokku , löök ei hävita planeeti, kuigi see laastab kõikjal, kuhu see puudutab. Eksperdid ütlevad, et sellise suurusega asteroid laastaks tõenäoliselt löögi ümbritsevat piirkonda, kuid see ei põhjustaks massilist väljasuremist.

Sellegipoolest võib OSIRIS-RExi edasijõudnud hoiatus aidata teadlastel võtta ennetavaid meetmeid juba ammu enne kokkupõrget.

Lisalugemist:

Seda artiklit värskendas 25. jaanuaril 2019 demokratija.eu kaastöötaja Elizabeth Howell.