În spațiu – OSIRIS-REx

OSIRIS-REx este, așa cum știm dintr-un articol anterior, o misiune NASA care va studia timp de 2.5 ani asteroidul Bennu, ea fiind ultima dintr-un lung lanț de misiuni dedicate explorării asteroizilor:

• întâi a fost Galileo (lansat de NASA în 1989) care a fotografiat 3 asteroizi (Gaspra, Ida și Dactyl) în drumul său spre Jupiter;
• NEAR Shoemaker (engl Near Earth Asteroid Rendezvous) lansat de NASA în 1996 a fost prima misiune din cadrul programului low cost (<150 kk$) Discovery și prima misiune dedicată explorării asteroizilor (survol Mathilde și asolizare pe Eros);
• Cassini–Huygens (NASA/ESA/ASI) plecat de la noi în 1997, a fotografiat asteroidul Masursky în drum spre Saturn. Plecând de la Mariner mk2 au fost dezvoltate 2 nave: Cassini și ghinionistul CRAF (engl Comet Rendezvous Asteroid Flyby) care a fost anulat din rațiuni bugetare;
• Deep Space – lansată în 1998 – a fost un demonstrator pentru tehnologii avansate (12 la număr), parte a programului NASA New Millennium, a survolat Braille teribil de aproape (26 de kilometri);
• Stardust – lansată în 1999 ca parte a Discovery, ca și NEAR – a fost prima navă care a adus pe Terra mostre dintr-o cometă (Wild 2). Ca repetiție pentru asta a colectat și mostre din timpul survolului asteroidului Annefrank (la 3000 de kilometri);
• MusesC – devenită apoi Hayabusa, lansată de agenția niponă JAXA în 2004 ca demonstrator tehnologic – a cercetat asteroidul Itokawa și a fost prima misiune care a adus pe Pământ mostre dintr-un asteroid. A făcut o cercetare destul de temeinică, cu o suită vastă de instrumente, Itokawa devenind unul dintre cei mai cunoscuți asteroizi nouă;
• Rosetta – lansată de ESA în 2004 – a studiat cometa Churyumov-Gerasimenko și a trimis la sol nava Philae, fiind astfel prima asolizare pe o cometă, dar înainte de asta a survolat asteroizii Steins și Lutetia oferindu-ne cele mai multe informații despre asteroizi și unele dintre cele mai spectaculoase poze;
• Dawn – lansată de NASA în 2007, prima navă care a orbitat în jurul a două corpuri: protoplaneta Vesta (adică un asteroid mai mare care este deja structurat în straturi) și planeta pitică Ceres. Este primul TIE fighter real – (în original în engleză Twin Ion Engine iar în acest caz Tri Ion Engine). Pew, pew!
• Hayabusa 2 – lansată în 2014 de JAXA – trimisă spre Ryugu, a apărut de mai multe ori în Satelitul.

Explorarea asteroizilor (freedawn.co.uk)

• iar acum avem OSIRIS-REx, cea de-a treia misiune din programul NASA New Frontiers, după Juno și New Horizons.

Scopul misiunii este de furniza informații despre formarea sistemului solar timpuriu, condițiile necesare apariției vieții și despre asteroizii care amenință Terra. Concret avem o sondă spațială (2 tone de tehnologie avansată; 2.4 x 2.4 x 6.2 metri) lansată în 2016, care va petrece 2.5 ani lângă asteroidul Bennu (NEO), timp în care va studia, analiza și cartografia asteroidul. Totul culminează cu prelevarea unei mostre de sol (în 2020 sonda se va apropia fără a asoliza, va întinde brațul și va face un high five cu Bennu, culegând părți de sol). Apoi sonda va aștepta o aliniere favorabilă cu Pământul (până în 2021) înainte de a pleca spre casă unde va lăsa capsula cu prețioasele mostre (2023), după care își va continua explorarea spațiului (spre ținte nestabilite încă). Costul misiunii este estimat la 800 mil USD iar racheta Atlas V care a lansat-o a costat încă 180 mil USD. Asta fără continuarea după 2023 care va presupune alți bani. Desfășurarea misiunii este prezentată mai jos.

OSIRIS-REx, desfășurare în timp [7]

OSIRIS-REx [4]

Să începem cu numele: OSIRIS-REx! Ca de obicei, numele sondei este un acronim (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) care cuprinde principalele obiective ale misiunii:

• O – Origins (origine): obținerea unui eșantion (60 de grame) de material din asteroidul Bennu care să fie aduse înapoi pe Pământ pentru studiu (fiind un asteroid bogat în carbon, se urmărește studiul naturii, istoriei și distribuției mineralelor și materialului organic).
• SI – Spectral Interpretation (interpretare spectrală): definirea proprietăților unui asteroid pentru a putea avea o imagine asupra restului de asteroizi despre care se obțin informații cu telescoape.
• RI – Resource Identification (identificare resurse): investigarea proprietăților chimice și mineralogice ale asteroidului Bennu pentru a furniza și un context eșantioanelor returnate.
• S – Security (securitate): investigarea efectului Yarkovsky (influenta emisiei de căldură asupra orbitei asteroidului).
• REx – Regolith Explorer (explorarea suprafeței): textura, morfologia, chimia și proprietățile spectrale de la locul prelevării eșantionului.

Instrumente OSIRIS-REx [4]

Toate aceste obiective vor fi atinse cu ajutorul tehnologiei de vârf reprezentată de instrumentele de la bord:

• OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite), văzul sondei, sunt un set de 3 camere dezvoltate de Universitatea din Arizona:
  • MapCam – caută sateliți împrejur, cartografiază asteroidul în 4 culori, clarifica forma corpului și furnizează imagini de înaltă rezoluție ale locului de unde se vor preleva mostrele de sol;
  • PolyCam – un telescop folosit pentru a-l vedea pe Bennu de la distanță și apoi pentru a furniza imagini de rezoluție mare;
  • SamCam – va filma prelevarea mostrelor;
• OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter): topograful de serviciu este un LIDAR (adică un radar care folosește unde luminoase în locul celor radio) construit de Canadian Space Agency folosit pentru a realiza o hartă 3D a asteroidului și a alege locul de unde va fi recoltat eșantionul;
• OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer): spectrometru în infraroșu construit tot de Universitatea din Arizona pentru pentru a realiza harta minerală, chimică și termică;
• OVIRS (OSIRIS-REx Visible and Infrared Spectrometer): un alt spectrometru dar ceva mai specializat, în spectru infraroșu și vizibil creație proprie NASA/Goddard Space Flight Center care captează lumina de la Bannu și refractă gama de la albastru până aproape de infraroșu pentru a forma harta mineralogică și moleculară a suprafeței (identifică apa, compușii organici, oxizii);
• REXIS (Regolith X-Ray Imaging Spectrometer): un proiect studențesc ales în urma concursului câștigat de tandemul MIT-Harvard este un telescop care măsoară fluorescența în raze X pentru a completa datele furnizate de spectrometre cu informații despre elementele prezente la suprafață și abundența lor;
• TAGSAM (Touch-and-Go Sample Arm Mechanism): este brațul extensibil care va atinge ușor suprafața asteroidului (5 secunde) și va elibera un jet de azot pentru a disloca mostre de sol pe care apoi le va depozita în siguranță în capsula pentru eșantioane (SRC – engl Sample Return Capsule) care va ajunge pe Pământ (are scut termic și sistem de parașute pentru reintrarea în atmosfera de acasă și încetinire). Sistemul are suficient gaz pentru 3 jeturi și va capta între 60 grame și 2 kg de praf și pietriș. Este o creație a Lockheed Martin

OCAMS: MapCam (stânga), PolyCam (centru), and SamCam (dreapta) [4]

OLA [4]

OTES [4]

OVIRS [4]

REXIS [4]

TAGSAM [4]

OSIRIS-REx, recuperare eșantioane (sursa NASA)

Asteroidul țintă, Bennu, este un asteroid întunecat, cu un diametru de doar 500 de metri, a cărui orbită o intersectează pe a Pământului. În prima imagine se vede apropierea sondei până la doar 320 de kilometri de suprafața lui; prima imagine fiind realizată de la distanța de 44000 de kilometri distanță. În a doua imagine este prezentat rezultatul unei acțiuni de fotografiere care a durat 251 de minute, Bennu fiind fotografiat după ce s-a rotit câte 10 grade de la distanța de ~200 kilometri. Numele este cel al zeului egiptean asociat cu Soarele, creația și renașterea. Bine te-am găsit Bennu!

Bennu [4]

De ce Bennu? Sunt mai multe motive; să le luăm pe rând:

• Este accesibil. Vorbim în primul rând de orbită – heliocentrică – la o distanță medie de 1 UA față de Soare, adică foarte aproape de Pământ. Apoi orbita este elipsoidală, cu excentricitate și înclinație axială mici, adică foarte asemănătoare cu cea a Terrei. Asta înseamnă că se apropie des de noi (o dată la 6 ani), creând premisele unor drumuri scurte dus și întors (necesar mic de energie/delta v). La momentul deciziei, în 2008, aplicând doar acest criteriu, s-a ajuns la doar 192 de candidați (din 7000 NEO cunoscute). În plus, Bennu este periculos pentru Terra – în 2060 va trece la doar 0.005 UA de noi.
• Mărime. Minim 200 de metri, pentru ca sonda să poate orbita ușor iar materia asteroidului să nu fie proiectată în spațiu violent (diametru mic=viteza de rotație mare). Și așa au mai rămas doar 26 de negri mititei.
• Compoziția. Să ne arate cum erau lucrurile la nașterea sistemului nostru solar. Adică să fie un asteroid primitiv, cu mult carbon (pentru a afla mai multe despre condițiile necesare apariției vieții), apă, care s-a schimbat puțin de când s-a născut, odată cu Terra, acum 4.5 miliarde de ani. Toate astea au lăsat doar 5 finaliști, dintre care Bennu era cel mai prietenos (era deja cunoscut, avea formă regulată, și suprafață fără protuberanțe).

Filmele oferă mai multe detalii despre misiune.

OSIRIS-REx

Pentru pasionații de inginerie aerospațială, câteva informații în plus.

OSIRIS-REx, TAGSAM, capsula [6]

Diagramă sisteme OSIRIS-REx [6]

 

Foarte pe scurt, ce s-a întâmplat până acum?

• Lansarea. Septembrie 2016 cu o rachetă Atlas V, intrând pe orbita heliocentrică.
• Călătoria cu ajutorul motoarelor și a Pământului. După corecții de traiectorie făcute în octombrie, o lună mai târziu și-a folosit motorul principal pentru manevre în spațiul interplanetar (DSM – engl deep space maneuver). În septembrie 2017 a fost ajutat gravitațional (engl gravity assist) de Terra. În august 2018 l-a zărit pe Bannu, iar în decembrie 2018 a ajuns la destinație. Orbita pe care a avut-o de la lansare până pe 3 decembrie este prezentată în imaginea următoare.

Drumul urmat de OSIRIS-REx [3]

• La muncă! De revelionul trecut OSIRIS-REx s-a plasat pe orbita Bennu (stabilind un nou record pentru cea mai apropiată orbită față de un corp ceresc – 1.75 km – după ce l-a bătut pe cel al europenei Rosetta). Cele două spectrometre au stabilit rapid prezența apei în depozitele de argilă (Bennu e prea mic pentru a găzdui apa în formă lichidă dar descoperirea dovedește prezența apei în corpul ceresc din care s-a format asteroidul; așadar la momentul formării sistemului solar apa era deja prezentă). Camerele au oferit detalii ale suprafeței, neașteptat de bolovănoasă, prundișul având granulație grosieră. Avem deja o cartografiere 3D parțială și o primă cartografiere termică. Orbita pe care o va avea în jurul Bennu până în 2021 este prezentată în imaginea de mai jos.

Orbite OSIRIS-REx [3]

Suprafața Bennu – februarie 2019 (NASA)

OSIRIS-REx (NASA)

În acest moment (mai 2019) OSIRIS-REx cercetează detaliat ecuatorul lui Bannu pentru a stabili punctul de prelevare a mostrelor (engl asteroid tagging). Aici se termină articolul dedicat OSIRIS-REx; desfășurarea viitoare a misiunii va fi prezentată în Satelitul, pe măsură ce evenimentele se desfășoară.
 

Marius B, Iulian

(medie: 5,00 din 5)

Încarc...  

Surse:
1. Site NASA ( https://www.nasa.gov/ )
2. Site ESA ( http://www.esa.int/ESA )
3. OSIRIS-REx ( https://en.wikipedia.org/wiki/OSIRIS-REx , accesat la 2018-12-07)
4. OSIRIS-REx ( https://www.nasa.gov/osiris-rex , accesat la 2018-12-07)
5. Špičková technika pro výzkum vzorků z asteroidů ( http://www.kosmonautix.cz/2017/06/spickova-technika-pro-vyzkum-vzorku-z-asteroidu/ , accesat la 2018-12-07)
6. OSIRIS-REx Spacecraft ( http://spaceflight101.com/osiris-rex/osiris-rex-spacecraft-overview/ , accesat la 2018-12-07)
7. OSIRIS-REx: Countdown to Launch ( https://www.aptonline.org/offer/OSIRIS-REX-COUNTDOWN-TO-LAUNCH , accesat la 2018-12-07)
8. IN THE LIFE OF NASA’S OSIRIS-REX LAUNCH ( https://www.freedawn.co.uk/scientia/2016/09/10/space-launch-rocket-nasa-osiris-rex/ , accesat la 2018-12-07)
9. HOW REXIS MADE IT ON THE SPACECRAFT ( https://dslauretta.com/2016/01/20/how-rexis-made-it-on-the-spacecraft/ , accesat la 2018-12-07)
10. OSIRIS-REx Mission & Trajectory Design ( http://spaceflight101.com/osiris-rex/osiris-rex-mission-profile/ , accesat la 2019-05-14)
11. THE OSIRIS-REX THERMAL EMISSION SPECTROMETER (OTES) – OUR HEAT SENSOR AND MINERAL MAPPER ( https://dslauretta.com/2014/05/18/the-osiris-rex-thermal-emission-spectrometer-otes-our-heat-sensor-and-mineral-mapper/ , accesat la 2019-05-14)
12. OSIRIS-REx Mission ( https://www.asteroidmission.org , accesat la 2019-05-14)
13. Bennu Thermal Map – Derived from Approach Data ( hhttps://www.asteroidmission.org/bennu2/ , accesat la 2019-05-17)