Die NASA hat die Probenahmestelle für ihr Raumschiff OSIRIS-REx ausgewählt. Nachdem sie es auf vier potenzielle Standorte eingegrenzt und diese eingehend untersucht haben, haben sie sich an einem Standort niedergelassen. Ihre Wahl? Nachtigall.
OSIRIS-REx ist seit einem Jahr beim Asteroiden Bennu und macht detaillierte Bilder seiner gesamten Oberfläche. Während das Raumschiff andere Missionsziele hat, ist der Teil der Probenrückgabe seiner Mission von größter Bedeutung. Fortgeschrittene Raumfahrzeuge wie OSIRIS-REx können dort detaillierte Daten über den Asteroiden sammeln, befinden sich jedoch wieder auf der Erde in spezialisierten Labors, in denen eine eingehende Probenanalyse durchgeführt werden kann.
"Von den vier Kandidaten erfüllt Site Nightingale diese Kriterien am besten und sichert letztendlich den Missionserfolg am besten."
Dante Lauretta, leitender Ermittler von OSIRIS-REx.
Aber bevor es einen zurückgeben kann, muss es einen sammeln, und es ist eine Herausforderung, einen sicheren Platz zu finden, um einen auf Bennus Felsen und mit Felsblöcken übersäten Oberflächen zu sammeln. Als OSIRIS-REx (Ursprung, Spektralinterpretation, Ressourcenidentifikation, Sicherheit, Regolith Explorer) in Bennu eintraf, stellte das Missionspersonal fest, dass der Asteroid rauer als erwartet war. Während es genügend Material gibt, das für die Probenahme geeignet ist - feinkörniges Material, das kleiner als 2,5 cm (1 Zoll) ist -, macht die felsige Oberfläche des Asteroiden den Zugang schwierig.
Die NASA beschränkte ihre Auswahl auf vier Standorte, von denen jeder das erforderliche feinkörnige Material lieferte und gleichzeitig eine überschaubare Gefahr für das Raumschiff selbst darstellte. Sie wurden alle nach Vögeln benannt: Sandpiper, Osprey, Kingfisher und der bestätigte Ort Nightingale.
"Nachdem wir alle vier Kandidatenstandorte gründlich evaluiert hatten, haben wir unsere endgültige Entscheidung getroffen, basierend darauf, welcher Standort die größte Menge an feinkörnigem Material enthält und wie leicht das Raumschiff auf dieses Material zugreifen kann, während das Raumschiff sicher bleibt", sagte Dante Lauretta, OSIRIS-REx Hauptforscher an der Universität von Arizona in Tucson. "Von den vier Kandidaten erfüllt Site Nightingale diese Kriterien am besten und sichert letztendlich den Missionserfolg am besten."
In einem früheren Artikel im Space Magazine haben wir die vier potenziellen Probenahmestellen hervorgehoben. Die Schwierigkeit für Missionsbetreiber besteht darin, dass das Raumschiff so konstruiert ist, dass es auf einem strandähnlichen Gebiet mit teichartigen Ablagerungen von feinerem Material landet, das für die Probenahme geeignet ist. Aber Bennus felsige Natur erschwerte die Wahl.
Jetzt ist jedoch die Wahl getroffen.
Die Nachtigall befindet sich in einem Krater im Norden des Asteroiden. Der Krater ist 140 Meter breit. Bilder zeigen, dass Nightingale ziemlich glatt ist und der Standort so weit nördlich liegt, dass die Temperatur niedriger ist, was bedeutet, dass der Regolith dort gut erhalten ist. Außerdem ist der Krater jung und das Material ist frisch freigelegt, was ihn ideal zum Sammeln einer makellosen Probe macht. Eine makellosere Probe hat weniger Verwitterung im Weltraum erfahren und wird mehr Hinweise auf Bennus Geschichte enthalten.
Als die OSIRIS-REx-Mission zur Probenrückgabe geplant war, plante die NASA einen Standort mit einem Durchmesser von 50 Metern. Der Krater von Nightingale ist größer als dieser, aber es bestehen immer noch Risiken. Die Größe des sicheren Aufsetzbereichs im Krater beträgt nur etwa 16 Meter im Durchmesser. Das ist nur ein Zehntel der im Missionsplan angegebenen Größe.
Daher muss OSIRIS-REx seine Probenahmestelle sehr genau anvisieren, einschließlich der Arbeit um einen großen Felsbrocken, der im Weg sein könnte, wenn das Raumschiff die Probenahmestelle verlässt. Die NASA hat daran gearbeitet und ein Kollisionsvermeidungssystem für OSIRIS-REx entwickelt.
Wenn OSIRIS-REx schließlich eine Probe entnimmt, erfolgt dies autonom. Das Raumschiff verfügt über ein NFT-System (Natural Feature Tracking), das Bilder des Asteroiden verwendet, um sich selbst an die Oberfläche zu führen. Durch den Vergleich der Onboard-Bilder von Bennu mit dem, was die Kameras in Echtzeit sehen, können Kollisionen vermieden werden.
Die unerwartete Unwirtlichkeit von Bennus bedeutet jedoch, dass das System vor einigen Herausforderungen stehen wird. Es verfügt über eine automatische Ausfallsicherung, die die Probenahme abbricht, wenn ein Hindernis zu nahe ist. Um dies zu verhindern, werden die Missionsbetreiber Überstunden leisten. Tatsächlich erwartet das Team fast, dass das Raumschiff auf seinen ersten Versuch verzichtet, wenn es sich den gebäudegrossen Felsbrocken nähert, die die Oberfläche des Asteroiden verunreinigen.
Die NASA hat auch eine Backup-Probenahmestelle ausgewählt. Fischadler wird diese Rolle ausfüllen.
OSIRIS-REx kann bei Bedarf mehrere Stichprobenversuche durchführen. Wenn das Sammeln von Proben bei Nightingale nicht funktioniert, kann der Versuch selbst die Site zu sehr stören und sie für einen zweiten Versuch ungeeignet machen. Wenn das NFT-System den Versuch abbricht und das Raumschiff abwedelt, können die Triebwerke den Standort stören. In diesem Fall versucht das Raumschiff eine weitere Probensammlung bei Osprey.
"Bennu hat OSIRIS-REx mit außerordentlich rauem Gelände herausgefordert", sagte Rich Burns, OSIRIS-REx-Projektmanager im Goddard Space Flight Center der NASA. „Das Team hat sich durch den Einsatz einer genaueren, wenn auch komplexeren optischen Navigationstechnik angepasst, um in diese kleinen Bereiche vordringen zu können. Wir werden OSIRIS-REx auch mit der Fähigkeit ausstatten, zu erkennen, ob es auf dem richtigen Weg ist, eine Gefahr innerhalb oder neben dem Standort zu berühren und abzuwinken, bevor dies geschieht. "
Nachdem sich die NASA für die Probenentnahme auf Primär- und Backup-Sites niedergelassen hat, wächst die Vorfreude. Es bleibt jedoch noch viel zu tun, bevor die Probenentnahme stattfinden kann. Im Januar wird OSIRIS-REx weitere Aufklärungsflüge von Nightingale und Osprey starten und diese im Frühjahr abschließen. Sobald die Aufklärung abgeschlossen ist, wird das Raumschiff seinen ersten Probenentnahmeversuch proben, der im August geplant ist.
Wenn alles gut geht, wird OSIRIS-REx Bennu im Jahr 2021 verlassen und die Probe wird im September 2023 auf die Erde zurückgebracht.
