NASA opracowuje szczegółowy plan otrzymania próbek asteroid

Za niecały miesiąc kapsuła wypełniona pierwszymi próbkami asteroid NASA uderzy w naszą atmosferę i spadnie na pustynię Utah, przynosząc wskazówki dotyczące początków naszego Układu Słonecznego – a być może nawet elementy składowe życia.

Zanim jednak będziemy mogli wyciągnąć wnioski z próbek, muszą one zostać bezpiecznie dostarczone przez sondę OSIRIS-REx. Jeśli nie wykorzystamy kolejnej okazji do zrzucenia kapsuły, NASA będzie musiała poczekać dwa dodatkowe lata, aby odkryć tajemnice, jakie może kryć asteroida Bennu.

„Myślę, że chce, żebyśmy rozwikłali tę tajemnicę, zgłębili te gigantyczne pytania” – powiedział na środowej konferencji prasowej Dante Lauretta, główny badacz misji polegającej na pobraniu próbek asteroidy OSIRIS-REx.

„Największym pytaniem… jest pochodzenie życia. Czym jest życie, jak powstało i dlaczego powstało na Ziemi? A ponieważ Bennu jest tak bogate w związki węgla… uważamy, że przywracamy ten rodzaj życia życia.” „Materiały – być może reprezentujące nasiona życia – wysłane przez te asteroidy na naszą wczesną planetę.”

Przemawiając w środę w pobliżu pustynnego miejsca, gdzie kapsuła z próbką ma wylądować 24 września, eksperci NASA przeprowadzili test upadku z repliką kapsuły z próbką i wyjaśnili, w jaki sposób dotrze ona do Ziemi, a także dokładny proces, jaki będzie przebiegał . Zobowiązuje się do pobrania próbek do analizy.

Pasiasty spadochron przeniósł kapsułę testową na pustynię w Utah, gdzie ostrożnie podszedł do niej zespół ekspertów ds. odzyskiwania, którzy dokonali oceny, której musieli dokonać, gdy nadszedł czas prawdziwego testu.

„Wspaniale było obejrzeć dzisiejszy test upadku. To była tylko zapowiedź tego emocjonującego momentu” – powiedziała Loretta. „Gdy tylko zobaczę otwarty spadochron, wiem, że się udało”.

Przykładowy model szkoleniowy kapsuły zwrotnej można zobaczyć podczas testów zrzutowych w ramach przygotowań do odzyskania próbki kapsuły zwrotnej z misji NASA OSIRIS-REx w środę, 30 sierpnia 2023 r., na poligonie testowym i szkoleniowym Departamentu Obrony w Utah. Próbka została pobrana z asteroidy Bennu w październiku 2020 r. przez należącą do NASA sondę kosmiczną OSIRIS-REx i powróci na Ziemię 24 września, lądując pod spadochronem na poligonie testowo-szkoleniowym w stanie Utah. (NASA/Keegan Barber)

Próbka zrzucona we wrześniu jest zwieńczeniem siedmioletniej podróży kosmicznej OSIRIS-Rex, która rozpoczęła się w 2016 r. Sonda dotarła do Bennu, oddalonego o 200 milionów mil od Ziemi, w 2018 r. i pomyślnie zebrała próbki w 2020 r.

Kanada, jako jeden z partnerów międzynarodowych biorących udział w misji OSIRIS-REx, otrzyma część próbki do badania. Kanadyjska Agencja Kosmiczna dostarczyła wysokościomierz laserowy OSIRIS-REx – system skanowania laserowego, który umożliwił statkowi kosmicznemu znalezienie najlepszego miejsca na Bennu w celu pobrania próbek.

„Zaledwie kilka tygodni dzieli nas od dostarczenia tych próbek na pustynię w Utah” – powiedziała na konferencji prasowej Melissa Morris, dyrektor wykonawcza programu NASA OSIRIS-REx. „OSIRIS-REx to wyjątkowa misja. Osiągnęła już wiele. To pierwsza amerykańska misja, podczas której pobrano próbki z asteroidy. Masa zebranej próbki jest największa spoza orbity Księżyca”.

Podróż statku kosmicznego jeszcze się nie skończyła – po tym, jak OSIRIS-REx zrzuci próbki, w 2029 roku spotka się z asteroidą Apophis.

W jaki sposób próbki Bennu same dotrą do Ziemi? Odpowiadaj bardzo uważnie.

Spiesz się na ziemię

W lipcu NASA przeprowadziła pierwszy manewr mający na celu skierowanie statku kosmicznego OSIRIS-REx w stronę strefy lądowania w Utah. Seria manewrów przeprowadzona na początku września sprawi, że będzie na dobrej drodze.

Kiedy statek kosmiczny znajdzie się cztery godziny od Ziemi, NASA wyśle ​​do OSIRIS-REx ostateczne instrukcje, aby skierować go we właściwym kierunku w celu wystrzelenia kapsuły. Po wystrzeleniu kapsuły statek kosmiczny oddali się od Ziemi, a kapsuła będzie kontynuować podróż przez przestrzeń kosmiczną w kierunku Utah.

Kiedy kapsuła uderzy w naszą atmosferę, będzie podróżować z prędkością 12,3 km na sekundę. Następnie, dzięki dwóm spadochronom – jednemu, który pomaga go prowadzić, a drugiemu spadochronowi głównemu, który go spowalnia – kapsuła przed lądowaniem zwolni do zaledwie 17 kilometrów na godzinę.

Jedyną rzeczą, która działa na korzyść NASA, jest sama pustynia w Utah.

„Jest ogromny. Jego zasięg jest niesamowity” – powiedział na konferencji prasowej Rich Burns, kierownik projektu OSIRIS-REx.

Powierzchnia lądowania wynosi około 647 kilometrów kwadratowych. Chociaż jest to duży cel, kapsuła zostanie wystrzelona, ​​gdy znajdzie się na dystansie ponad 107 000 kilometrów od Ziemi i po tym czasie nie będzie już dla niej wskazówek.

„To odpowiednik rzucenia lotką przez boisko do koszykówki i trafienia w dziesiątkę” – powiedział Burns.

Moment „idź albo nie idź”.

Decydujący moment dla inżynierów NASA nadejdzie około 2 w nocy czasu lokalnego w Utah, tuż przed wystrzeleniem kapsuły przez statek kosmiczny.

Wtedy NASA ma ostatnią szansę na przerwanie lądowania, jeśli pojawią się jakiekolwiek znaki ostrzegawcze – moment „wchodź lub nie”.

Jeśli zignoruje się najdrobniejsze szczegóły, kapsuła może wylądować poza strefą lądowania i potencjalnie zagrozić życiu ludzi.

Plan awaryjny, jeśli coś pójdzie nie tak, zakłada pozostanie kapsuły na OSIRIS-REx podczas wykonywania manewru dywersyjnego w celu uniknięcia Ziemi. Następnie statek kosmiczny musiałby czekać na orbicie okołoziemskiej przez dwa lata, aż warunki znów będą odpowiednie, aby móc podjąć próbę zrzucenia kolejnej kapsuły.

„Jest szansa w 2025 r.” – powiedziała Loretta. „To zbyt ryzykowne. Musimy zbliżyć się do Słońca, wykraczając poza to, do czego testowaliśmy statek kosmiczny. Nie chcemy tego robić”. „Chcemy wystrzelić tę kapsułę (teraz)”.

Zespół opracował plany oceny uszkodzeń i odzyskania materiałów na wypadek awaryjnego lądowania na skutek nieotwarcia spadochronu, co miało miejsce w 2004 r., kiedy Przykładowe zadanie z Księgi Rodzaju Kapsuła powrotna uderzyła w Ziemię z prędkością 311 kilometrów na godzinę.

Rozpakowywanie kosmitów

Delikatny taniec nie zakończy się, jeśli kapsuła bezpiecznie wyląduje w Utah.

Gdy kapsuła wyląduje na pustyni w Utah, cztery helikoptery wyślą ekipę ratunkową. Gdy członkowie zespołu ocenią otoczenie i upewnią się, że można bezpiecznie zbliżyć się do kapsuły, przygotują się do przeniesienia jej do tymczasowego „czystego pomieszczenia” zbudowanego na poligonie.

Pomieszczenie czyste to miejsce, w którym przyjmuje się wrażliwe materiały w celu zmniejszenia ryzyka skażenia. Kapsuła będzie tam przenoszona w siatce zawieszonej na helikopterze.

W czystym pomieszczeniu kapsuła zostanie częściowo zdemontowana, a następnie umieszczona w specjalnie zaprojektowanym kontenerze transportowym, który ma zostać przewieziony do Johnson Space Center w Houston w Teksasie.

Johnson Space Center to centrum NASA zajmujące się materiałami z kosmosu. Obecnie znajdują się w nim próbki księżyca Apollo, meteoryty z Antarktydy i jony wiatru słonecznego zwrócone przez misję Genesis, a także inne pozaziemskie skarby.

W Johnson Space Center próbki zostaną umieszczone w czystym pomieszczeniu przeznaczonym wyłącznie dla próbek Bennu.

„(Istnieją) dwie komory rękawicowe z azotem, w których próbka będzie obsługiwana i przetwarzana w celu ochrony próbki przed zanieczyszczeniem” – powiedział Kevin Reiter, wiceprezes ds. przetwarzania w Johnson Space Center.

Schowek rękawicowy to szczelna komora zawierająca rękawiczki wysunięte do wnętrza komory, dzięki czemu badacze stojący na zewnątrz pudełka mogą zająć się jej zawartością bez ryzyka zanieczyszczenia.

Nowe laboratorium przetwarzania OSIRIS-REx w Johnson Space Center NASA przechodzi przygotowania do ukończenia instalacji azotowej w komorze rękawicowej. (NASA/Nicole Luning)

Gdy kapsułka znajdzie się w zamkniętym schowku, badacze otworzą pokrywę i rozpoczną demontaż, co może zająć kilka tygodni.

„Kiedy to nastąpi, zaczniemy charakteryzować próbkę, lepiej rozumiejąc, czego i ile mamy w próbce oraz ile różnych rodzajów skał i cech litologicznych może znajdować się w próbce” – powiedział Reiter. „Charakterystyka zostanie wykorzystana do określenia, jakie materiały przydzielimy partnerom międzynarodowym z JAXA (Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych) i Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej, a także do ustalenia, jakie materiały należałoby przydzielić zespołowi naukowemu na potrzeby badań”.

Sekrety z początków Układu Słonecznego

Powrót kapsuły to dopiero początek dla badaczy NASA, którzy chcą rzucić okiem na czas, zanim istniała Ziemia.

Częścią emocji jest sam Bennu, który Loretta nazwała „asteroidą oszustów”.

„Ta misja ma charakter czysto eksploracyjny, co oznacza, że ​​niewiele wiedzieliśmy o Bennu przed jego wystrzeleniem” – powiedział Burns. „Zaskoczyło nas to niemal pod każdym względem”.

Bennu ma 500 metrów średnicy, mniej więcej tyle, co Empire State Building lub małą górę, powiedziała Loretta, dodając, że ma kształt „kropli wykonanej ze skał, kamyków i głazów, które ledwo trzymają się razem dzięki własnej grawitacji”.

Kiedy w 2020 roku OSIRIS-REx nawiązał kontakt z asteroidą, NASA była zaskoczona, jak bardzo delikatny dotyk zakłócił materiał.

„Zdecydowanie myśleliśmy, że wylądujemy na twardej powierzchni. To była asteroida i skała z kosmosu, ale w rzeczywistości zareagowała bardziej jak płyn, jakbyś wrzucił się do basenu z piłkami na placu zabaw dla dzieci .” – Plac zabaw – powiedziała Loretta.

„Dobra wiadomość jest taka, że ​​dzięki tej naprawdę gładkiej powierzchni zebraliśmy ogromną ilość materiału. Obiecaliśmy agencji, że zwrócimy dwie uncje, czyli około 60 gramów materiału. Uważamy… że mamy co najmniej cztery razy więcej materiału w kapsule zwrotnej próbki.” „

Tylko jednemu krajowi udało się sprowadzić na Ziemię próbki asteroid. Misja Hayabusa2 Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych z powodzeniem zrzuciła kapsułę z próbkami zawierającą materiał z asteroidy Ryugu na australijski busz w 2020 roku.

Morris powiedział, że chcą porównać dwa zestawy próbek asteroid.

„Praca zarówno z Japończykami, jak i Kanadyjczykami jest bardzo ekscytująca i chcemy razem być silniejsi, aby zbadać te ważne kwestie i dowiedzieć się, skąd pochodzimy” – powiedziała.

Dodała, że ​​chociaż Ryugu i Bennu mogą wyglądać podobnie wizualnie, nie oznacza to, że są tacy sami.

„Myślę, że najbardziej by mnie uszczęśliwiło, gdybyśmy mieli coś zupełnie innego” – powiedziała.

Jednym z aspektów, który może odróżniać Bennu od innych, jest jego dziwna konsystencja. Loretta powiedziała, że ​​asteroida wydawała się „wyjątkowo mokra”.

Korzystając z instrumentu mierzącego długości fal wykraczające poza zakres widzialny dla ludzkiego oka, naukowcy zaobserwowali „długą długość fali, która w dużym stopniu wskazuje na obecność cząsteczek wody”.

Na powierzchni Bennu nie mogła pozostać woda w stanie ciekłym, ale naukowcy uważają, że cząstki mogły zostać uwięzione w zawiesinie na asteroidzie.

„Szacuję, że około 10% masy asteroidy stanowi woda” – powiedziała Loretta. „Prawdopodobnie jest to 5 do 10 procent wagowych węgla”.

Chociaż analiza materiału zawartego w kapsułce z próbką może zająć miesiące, a nawet lata, na niektóre z tych pytań możemy uzyskać odpowiedzi w ciągu kilku tygodni. Konferencja prasowa poświęcona omówieniu wstępnych wyników planowana jest na początek października.

Wewnątrz OSIRIS-REx może nie być nikogo, kto pilotuje go w stronę Ziemi w celu zrzucenia próbek. Jednak dla naukowców w terenie moment, w którym ich praca przynosi rezultaty, jest wciąż pełen emocji.

„Kilku z nas jest na tym statku kosmicznym, a kilku z nas wraca z tym do domu” – powiedział Burns.