NASA太空船下周将与近地小行星一起玩标记游戏。该任务将尝试从小行星收集该机构的第一批样品,然后将其返回地球。
自2018年底以来,OSIRIS-REx航天器一直在小行星Bennu轨道上飞行。该任务-代表起源,光谱解释,资源识别,安全-重石探险者-于2016年9月发射。
自到达本努以来,该航天器及其照相机一直在收集并发送回数据和图像,以帮助该团队进一步了解小行星的组成,并绘制出最佳的潜在着陆点以收集样本。
这项任务的主要活动称为即按即走样品收集活动,即TAG,预定于10月20日美国东部时间下午5点。
小行星和宇宙飞船目前距离地球约2.07亿英里,这将导致大约18.5分钟的通信延迟。NASA的团队将根据已经发送给OSIRIS-REx的用于样品采集序列的命令,对正在发生的事情进行实时动画演示。
由于不可能从地球发出实时指令,航天器将自动执行接近小行星并自动收集样品的整个过程。
根据航天器返回的数据,任务组应该能够确认是否在星期二触地成功。
该航天器进行了两次排练,而没有实际碰到小行星,因此它的团队已为这一备受期待的事件做好了准备。
但是,Bennu不是科学家期望的那样。夜莺的着陆点被危险包围,因此任务将需要最高精度地执行。
如果有任何障碍物妨碍样品采集,则OSIRIS-REx航天器将必须检测危险并延迟其自身的任务。但是,如果一切运行顺利,太空船及其珍贵的样本将在明年开始返回地球的漫长旅程,并于2023年将样本降落在地球上。
躲避建筑尺寸的巨石
想象一下,一辆面包车可以容纳15名乘客,这些乘客在太空中飞行并接近具有帝国大厦高度并迅速旋转的岩石。那是OSIRIS-REx对Bennu的任务。
Bennu的轨道使它接近地球,这就是为什么它被认为是近地小行星的原因。它未来的方法之一可能会使它危险地接近下个世纪的地球;它有2,700倍的机会撞击我们的星球。
Bennu的样本不仅可以帮助科学家了解可能影响地球的小行星,而且还可以了解行星的形成方式和生命的开始。总的来说,该航天器将从小行星上收集了约2盎司(或30包)糖。
据美国宇航局称,尽管这听起来很小,但这是自阿波罗计划以来最大的太空样本返回。
但是首先,OSIRIS-REx必须沿着一条小而狭窄的路径导航到小行星北半球陨石坑内的夜莺降落地点。
着陆面积已减少到原始计划的十分之一,因此准确性是关键。在陨石坑的东部边缘上有一座建筑大小的巨石,一旦收集到样本,它可能会从小行星后退,从而威胁航天器。
美国国家航空航天局科学任务委员会副主任托马斯·祖布琛(ThomasZurbuchen)在9月的一次新闻发布会上说:“本努(Bennu)“几乎不是我们希望和期待的沙滩”。
取而代之的是,科学家们发现这颗小行星被房子大小的巨石覆盖。该团队使用该航天器绘制了整个小行星的地图,并确定了四个潜在的着陆点。夜莺最终被选为最佳夜莺。
“我们选择夜莺,是因为到目前为止,它是所有四个样本地点候选者中粒度最细的材料,”该团的首席研究员,亚利桑那大学月球与行星实验室教授丹特·劳雷塔说。
“我们在2020年初花费了对该地点的低空侦察通行证,最终以每像素八分之一英寸的速度成像。我们基本上拥有覆盖整个陨石坑的难以置信的详细图像,并且我们计算了所有这些岩石。”
着陆
夜莺着陆点的直径为52英尺,大约是几个停车位的大小,厢式航天器将在其中短暂地降落几秒钟。没有错误的余地。建筑大小的巨石仅几步之遥。
该事件将耗时约4.5个小时展开,航天器将执行3次演习以收集样本。
该航天器将首先发射推进器,使其离开围绕着小行星约2500英尺的小行星的安全轨道,并运行四个小时,然后到达仅410英尺的距离。然后,航天器将调整位置和速度以继续下降。
接下来,OSIRIS-REx将减慢其下降速度以瞄准路径,从而使其在接触过程中与小行星的旋转相匹配。它的太阳能电池板将在飞船上方折叠成Y型翼结构,以保护它们。
最后,OSIRIS-REx降落时间少于16秒。飞船将用加压的氮气瓶向小行星发射,使用这种气体将物质从Bennu的表面抬起。
航天器的收集头将捕获被搅动的物质。这个头部位于11英尺长的机器人采样臂上,是航天器中唯一会接触Bennu的部分。该团队将其与老式汽车中的空气过滤器进行了比较,非常适合收集精细的材料。
可能会像粘垫一样收集灰尘的小圆盘也位于头部,以防部分采样操作未按计划进行。
航天器上的照相机将拍摄收集事件的镜头。
劳雷塔说:“我们将能够知道我们是否倾斜,气体是否向侧面吹出,材料是否被充分搅拌。”“我们还将很好地表明我们在夜莺接触的确切位置,我们可以将其与可简化性地图进行比较,以评估我们是否在有大量可采样材料的地区或其中一个较岩石的地点降落了。”
然后,飞船的推进器将发射并帮助其从Bennu的表面退回并再次到达安全距离。
OSIRIS-REx航天器将自行进行这些操作,并最终必须确定它是否安全。航天器将依靠其自然特征跟踪导航系统,该系统在下降期间主动拍摄图像,并将其与船上目录中存储的图像进行比较,以确保其走在正确的路径上。这将影响下降和进近的每个步骤。
如果它偏离航向,航天器将中止尝试。
导航系统还包含着陆点的危险地图,如果它检测到航天器正在接近危险,它将在小行星上方16英尺处停止飞行,并且不会继续尝试。
这意味着OSIRIS-REx可以保持安全并在将来尝试进行另一次样品收集。
与地球签到
在每一步中,航天器都会将数据发送回地球上的NASA研究人员,这将使他们能够确定接地是否成功。由于大流行,只有有限数量的团队将在洛克希德·马丁航天公司的任务支持区工作,而其他团队将在不同地点进行监视。
为确保航天器实际采集到的样品,其中一台OSIRIS-REx摄像机将在10月22日拍摄采集头的图像。然后,在10月24日,航天器将旋转以测定其采集的物质的质量。
尽管目标是2盎司,但OSIRIS-REx最多可容纳4磅。
如果样品采集按计划进行,则将样品头和样品放置并密封在样品返回胶囊中,然后返回地球。
但是,如果收集失败或材料不足,那么2021年1月将在另外一个名为Osprey的地点进行两次氮气充填。
团队成员总共将花费大约一个星期的时间评估他们收集的数据,并确保航天器及其仪器能够毫发无损地幸存下来。
“到目前为止,我们最有可能在10月20日获得的结果是,我们将与地面接触并拿出超出我们要求的大量样品。但是Bennu已经向我们抛出了许多曲线球,这就是为什么我们完全准备在必要的时候在Osprey(备用站点)标记,”马里兰州NASA戈达德太空飞行中心副项目经理MikeMoreau表示。
最近,科学家发现夜莺遗址的精细物质只是最近才暴露于太空环境。这意味着OSIRIS-REx收集的物质将是小行星上最原始的物质。
美国国家航空航天局的科学家说,将被送回地球的Bennu样品不会像我们在地球上的陨石那样,因为他们对Bennu的了解很多是意料之外的。