Das OSIRIS-REx-Raumschiff der NASA erreichte am 3. Dezember 2018 sein Ziel, den Asteroiden Bennu (101955 Bennu). Seitdem untersucht das Raumschiff die Oberfläche des Asteroiden und sucht nach einem geeigneten Landeplatz, um eine Probe zu sammeln. Das Problem ist, dass Bennu eine viel felsigere und herausforderndere Oberfläche hat als ursprünglich angenommen.
Die Hauptaufgabe von OSIRIS-REx (Ursprung, Spektralinterpretation, Ressourcenidentifikation, Sicherheit, Regolith Explorer) besteht darin, eine Probe vom Asteroiden Bennu zu sammeln und zur Erde zurückzubringen. Dies ist ein riskantes Manöver. Um erfolgreich zu sein, muss das Raumfahrzeug einen Probenahmestandort finden, der zwei Bedingungen erfüllt: Es muss über geeignetes feinkörniges Material für die Probenahme verfügen und für das Raumfahrzeug sicher sein.
Das Raumschiff hat die Oberfläche des Asteroiden genau untersucht und im Dezember gab die NASA bekannt, dass sie die Probenahmestelle auf vier Kandidaten mit Vogelthema eingegrenzt haben: Kingfisher, Osprey, Sandpiper und Nightingale. Nachdem die NASA diese vier noch genauer unter die Lupe genommen hatte, wählte sie Nightingale als primäre Probenahmestelle aus, wobei Osprey als Backup diente.
Das war alles Teil der Aufklärungsphase A. Jetzt befindet sich die Mission in der Aufklärungsphase B, und in dieser Phase muss OSIRIS-REx Bennu sehr nahe kommen.
Die Heimatbahn des Raumfahrzeugs hält es 1,2 km über der Oberfläche des Asteroiden. Gestern ist OSIRIS-REx viel näher gekommen. Während eines fast elfstündigen Manövers erreichte das Raumschiff 620 Meter (0,4 Meilen) der Oberfläche und flog über das Nightingale-Gelände, ein nur 16 Meter breites Stück Land.
Dies war das kleinste Manöver, das jemals von dem Raumschiff durchgeführt wurde. Es verwendete eines seiner LTR-Triebwerke (Low Thrust Reaction Engine Assembly), um den Ansatz einzuleiten. Dies sind die kleinsten Triebwerke an Bord, die das Raumschiff mit 3,7 mm / s bewegten.
Das Raumschiff ist jetzt in seine sichere Heimatbahn zurückgekehrt, aber dies war die Nachtigall am nächsten.
Das Raumschiff verwendete seine Kameras, um ein visuelles Modell des Nightingale-Standorts an Bord zu erstellen. Dieses Modell wird verwendet, um mit dem NFT-System (Natural Feature Tracking) zum Ein- und Aussteigen aus der Site zu navigieren. Das NFT vergleicht das, was seine Kameras in Echtzeit sehen, mit seinen Onboard-Bildern.
Am 11. Februar wird OSIRIS-REx ein weiteres Nahaufnahmemanöver über seine Backup-Probenahmestelle Osprey durchführen.
Dann wird es noch näher kommen.
Im März wird die Aufklärungsphase C durchgeführt. In dieser Phase nähert sich das Raumschiff 250 m (820 ft.) Von Bennu. Am 3. März wird es in dieser Höhe über Nightingale fliegen, und am 26. März wird es dasselbe für Osprey tun. Diese Überführungen liefern wichtige hochauflösende Bilder von jedem Standort, um reichlich feinkörniges Material an jedem Standort zu identifizieren.
Sobald die Aufklärungsphase C abgeschlossen ist, führt OSIRIS-REx zwei Proben seines Abtastvorgangs durch. Es wird üben, seine Umlaufbahn zu verlassen und direkt über dem Probenahmeort zu einem festgelegten Kontrollpunkt zu fahren, und dann in seine sichere Umlaufbahn zurückkehren. Bei der zweiten Probe verlässt es seine Umlaufbahn und manövriert zu einem Matchpoint. Dort schwebt es über dem Probenahmeort, bevor es wieder in die Umlaufbahn zurückkehrt.
Diese Proben sind entscheidend für den Erfolg der Mission. Während jeder Probe verfolgt und analysiert das Raumschiff OCAMS- und TAGCAMS-Bilder sowie LIDAR-Daten. Das OSIRIS-REx-Team wird all dies verwenden, um sicherzustellen, dass das Flugsystem eine gute Leistung erbringt.
Dann kommt die endgültige Probenahme.
Das TAGSAM-Instrument (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) des Raumfahrzeugs sammelt eine Regolith-Probe von Bennu. TAGSAM ist ein artikulierter Roboterarm. Wenn sich OSIRIS-REx Nightingale nähert, wird es diesen Arm in Richtung der Oberfläche des Asteroiden ausstrecken. Das Raumschiff nähert sich dem Asteroiden sehr langsam, und dabei nimmt TAGSAM Kontakt auf.
Es berührt die Oberfläche nur für einen kurzen Zeitraum - etwa fünf Sekunden -, der lang genug ist, um eine Probe zu entnehmen. Es sammelt eine Probe, indem Stickstoffgas auf den Regolithen geblasen wird und feinkörniges Material über die Oberfläche geschickt wird, um von TAGSAM eingefangen zu werden. Anschließend wird die Materialmenge in der Probe gemessen, um festzustellen, ob sie ausreicht. Die NASA möchte eine Probe von 60 Gramm (2,1 Unzen) sammeln.
Die NASA verfügt über eine neuartige Methode zum Wiegen der Probe. Sobald sie eine Probe gesammelt haben, werden sie die Triebwerke abfeuern, um sich von Bennu zurückzuziehen. Mit dem erweiterten TAGSAM drehen sie dann das Raumschiff. Sie messen die Trägheit und vergleichen sie mit einem früheren Spin mit dem erweiterten, aber leeren TAGSAM.
Wenn die Probe nicht groß genug ist, kann der Vorgang wiederholt werden. OSIRIS-REx verfügt über genügend Stickstoff, um bei Bedarf drei Probensammlungen durchzuführen.
Sobald die NASA weiß, dass sie eine erfolgreiche Probenentnahme haben, wird der TAGSAM-Kopf in die Sample Return Capsule (SRC) eingesetzt. Dann wird OSIRIS-REx in eine langsame Drift in eine sichere Entfernung manövriert.
Danach hat das Raumschiff noch Arbeit zu erledigen. Es wird bis März 2021 in Bennu bleiben und den Asteroiden studieren. Dann geht es zur Erde.
Das voraussichtliche Rückgabedatum für OSIRIS-REx ist der September 2023. Wenn alles gut geht, wird das Raumschiff das SRC per Fallschirm zur Erde freigeben, wo es auf der Utah Test and Training Range der US Air Force abgerufen wird.
Warum Bennu probieren?
Asteroiden sind Überreste aus den Anfängen unseres Sonnensystems. Astronomen betrachten Asteroiden wie Bennu als Zeitkapseln, unberührte Botenstoffe aus den frühen Tagen des Sonnensystems. Bennu ist ein kohlenstoffhaltiger Asteroid, der 1999 entdeckt wurde, und seine kohlenstoffhaltige Natur ist wichtig, da Kohlenstoff ein Schlüsselelement in der organischen Chemie ist. Es ist auch ein potenziell gefährliches Objekt mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 2.700, die Erde zwischen den Jahren 2175 und 2199 zu treffen. (Ein weiteres Missionsziel von OSIRIS-REx ist die Untersuchung des Yarkovsky-Effekts.)
Es wurde auch wegen seiner Nähe zur Erde und wegen seiner angenehmen Umlaufbahn ausgewählt. Bei der Zielauswahl wurden über 7.000 erdnahe Asteroiden in Betracht gezogen, aber am Ende hatten nur 192 von ihnen geeignete Umlaufbahnen.
Bennu hat auch die richtige Größe. Wenn ein Asteroid zu klein ist - mit einem Durchmesser von weniger als 200 Metern -, dreht er sich zu schnell, um für die Probenahme geeignetes Oberflächenmaterial zurückzuhalten. Das gesamte feinkörnige Material wird in den Weltraum geschickt.
Die Größenanforderung reduzierte die Liste von 192 auf nur 26.
Aber es kommt größtenteils auf Bennus kohlenstoffreiche Natur an. Sein ursprünglicher Kohlenstoff ist seit der Bildung des Asteroiden vor Milliarden von Jahren unverändert. Asteroiden wie Bennu enthalten auch organische Moleküle, flüchtige Stoffe und Aminosäuren, die möglicherweise die Vorläufer des Lebens auf der Erde waren. Wissenschaftler möchten wissen, welche Rolle Asteroiden wie Bennu im Leben auf der Erde gespielt haben könnten, und sie möchten auch wissen, welche Rolle sie als grundlegender Baustein der Planeten des Sonnensystems spielen.
Von den 26 auf der Liste verbliebenen Asteroiden hatten nur 12 eine bekannte Zusammensetzung und nur 5 waren primitiv und kohlenstoffreich.
Und deshalb haben sie es gewählt.
Mehr:
- Pressemitteilung: Statusbericht: OSIRIS-REx schließt engste Überführung der Sample Site Nightingale ab
- OSIRIS-REx Asteroid Sample Return Mission
- Space Science Review: OSIRIS-REx: Probenrückgabe von Asteroid (101955) Bennu
- Space Magazine: Es ist Zeit zu entscheiden. Wo sollte OSIRIS-REx eine Probe von Bennu nehmen?
