Tàu vũ trụ OSIRIS-REx của NASA đã đạt được mục tiêu của nó, tiểu hành tinh Bennu (101955 Bennu), vào ngày 3 tháng 12 năm 2018. Kể từ đó, tàu vũ trụ đã kiểm tra bề mặt tiểu hành tinh, tìm kiếm một điểm hạ cánh phù hợp để thu thập mẫu. Vấn đề là, Bennu có bề mặt cứng rắn và thách thức hơn nhiều so với suy nghĩ ban đầu.
Nhiệm vụ chính của OSIRIS-REx (Nguồn gốc, Giải thích quang phổ, Nhận dạng tài nguyên, Bảo mật, Regolith Explorer) là thu thập một mẫu từ tiểu hành tinh Bennu và đưa nó trở lại Trái đất. Đó là một thao tác mạo hiểm, và để thành công, tàu vũ trụ phải tìm một địa điểm lấy mẫu đáp ứng hai điều kiện: nó phải có vật liệu hạt mịn thích hợp để lấy mẫu, và nó phải an toàn cho tàu vũ trụ.
Tàu vũ trụ đã nghiên cứu kỹ bề mặt của tiểu hành tinh và vào tháng 12, NASA tuyên bố rằng họ đã thu hẹp địa điểm lấy mẫu xuống còn bốn ứng cử viên có chủ đề gia cầm: Kingfisher, Osprey, Sandpiper và Nightingale. Sau khi nhìn kỹ hơn vào bốn người đó, NASA đã chọn Nightingale làm địa điểm lấy mẫu chính, với Osprey đóng vai trò dự phòng.
Đó là tất cả các phần của Giai đoạn Trinh sát A. Bây giờ nhiệm vụ đang ở Giai đoạn B, và giai đoạn này đòi hỏi OSIRIS-REx phải đến gần Bennu.
Quỹ đạo nhà của tàu vũ trụ giữ cho nó 1,2 km (0,75 mi) so với bề mặt của tiểu hành tinh. Hôm qua, OSIRIS-REx đã tiến gần hơn nhiều. Trong cuộc diễn tập gần 11 giờ, tàu vũ trụ đã ở trong phạm vi 620 mét (0,4 mi) bề mặt và bay qua địa điểm Nightingale, một mảng đất chỉ rộng 16 mét (52 ft).
Đây là cuộc diễn tập nhỏ nhất từng được thực hiện bởi tàu vũ trụ. Nó đã sử dụng một trong những bộ đẩy động cơ phản ứng lực đẩy thấp (LTR) để bắt đầu phương pháp này. Đây là những máy đẩy nhỏ nhất trên tàu và chúng di chuyển tàu vũ trụ với tốc độ 3,7 mm / giây.
Tàu vũ trụ hiện đã quay trở lại quỹ đạo nhà an toàn của nó, nhưng đây là lần gần nhất mà nó đã đến Nightingale.
Tàu vũ trụ đã sử dụng máy ảnh của mình để xây dựng mô hình hình ảnh trên tàu của trang web Nightingale. Nó sẽ sử dụng mô hình đó để điều hướng đến và ra khỏi trang web với hệ thống Theo dõi tính năng tự nhiên (NFT). NFT hoạt động bằng cách so sánh những gì máy ảnh của nó đang nhìn thấy trong thời gian thực với hình ảnh trên tàu.
Vào ngày 11 tháng 2, OSIRIS-REx sẽ thực hiện một thao tác cận cảnh khác trên trang web lấy mẫu dự phòng của mình, Osprey.
Sau đó, nó sẽ tiến gần hơn nữa.
Vào tháng 3, nó sẽ thực hiện Recon Phase C. Trong giai đoạn đó, tàu vũ trụ sẽ tiếp cận trong phạm vi 250 m (820 ft) của Bennu. Vào ngày 3 tháng 3, nó sẽ bay qua Nightingale ở độ cao đó và vào ngày 26 tháng 3, nó sẽ làm điều tương tự với Osprey. Những cầu vượt này sẽ cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao quan trọng của từng địa điểm để xác định vật liệu hạt mịn dồi dào trong mỗi địa điểm.
Khi Recon Phase C hoàn thành, OSIRIS-REx sẽ thực hiện hai lần diễn tập cho hoạt động lấy mẫu của nó. Nó thực hành rời khỏi quỹ đạo của nó và đi đến một Điểm kiểm tra được xác định trước trực tiếp qua vị trí lấy mẫu, sau đó nó sẽ quay trở lại quỹ đạo an toàn của nó. Trong buổi diễn tập thứ hai, nó sẽ rời quỹ đạo và điều động đến một Matchpoint. Ở đó, nó sẽ di chuột qua vị trí lấy mẫu trước khi quay trở lại quỹ đạo.
Những buổi diễn tập này rất quan trọng cho sự thành công của nhiệm vụ. Trong mỗi lần diễn tập, tàu vũ trụ sẽ theo dõi và phân tích hình ảnh OCAM và TAGCAM và dữ liệu LIDAR. Nhóm OSIRIS-REx sẽ sử dụng tất cả các xác minh rằng hệ thống chuyến bay đang hoạt động tốt.
Sau đó đến mẫu cuối cùng.
Thiết bị tàu vũ trụ TAGSAM (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) sẽ thu thập một mẫu regolith từ Bennu. TAGSAM là một cánh tay robot khớp nối. Khi OSIRIS-REx tiếp cận Nightingale, nó sẽ mở rộng cánh tay này về phía bề mặt của tiểu hành tinh. Tàu vũ trụ sẽ tiếp cận tiểu hành tinh rất chậm và vì vậy, TAGSAM sẽ liên lạc.
Nó chỉ chạm vào bề mặt trong một khoảng thời gian ngắn, khoảng năm giây, đủ dài để thu thập mẫu. Nó thu thập một mẫu bằng cách thổi khí nitơ lên regolith, gửi vật liệu hạt mịn phía trên bề mặt, để được TAGSAM bắt giữ. Sau đó, nó sẽ đo lượng vật liệu trong mẫu để xem nó có đủ không. NASA muốn thu thập mẫu 60 gram (2.1 oz.).
NASA có một phương pháp mới để cân mẫu. Khi họ thu thập được một mẫu, họ sẽ bắn các máy đẩy để quay trở lại với Bennu. Sau đó, với TAGSAM được mở rộng, họ sẽ quay tàu vũ trụ. Họ sẽ đo quán tính và so sánh nó với một vòng quay trước đó với TAGSAM được mở rộng, nhưng trống rỗng.
Nếu mẫu không đủ lớn, nó có thể lặp lại quy trình. OSIRIS-REx có đủ nitơ để thực hiện ba bộ sưu tập mẫu, nếu cần.
Khi NASA biết rằng họ có một bộ sưu tập mẫu thành công, đầu TAGSAM sẽ được đưa vào Capsule Return Capsule (SRC). Sau đó, OSIRIS-REx sẽ được điều khiển thành một pha trôi chậm đến một khoảng cách an toàn.
Sau đó, tàu vũ trụ vẫn còn việc phải làm. Itllll vẫn ở Bennu cho đến tháng 3 năm 2021, nghiên cứu tiểu hành tinh. Sau đó, nó sẽ khởi hành đến Trái đất.
Ngày hoàn trả mẫu dự kiến của OSIRIS-REx là ngày 9 tháng 9 năm 2023. Nếu mọi việc suôn sẻ, tàu vũ trụ sẽ giải phóng SRC về Trái đất thông qua chiếc dù, nơi nó sẽ được lấy tại Phạm vi Thử nghiệm và Huấn luyện của Không quân Hoa Kỳ.
Tại sao mẫu Bennu?
Các tiểu hành tinh còn sót lại từ những ngày đầu của Hệ Mặt trời. Các nhà thiên văn học nghĩ về các tiểu hành tinh như Bennu như những viên nang thời gian, những sứ giả nguyên sơ từ những ngày đầu của Hệ Mặt Trời. Bennu là một tiểu hành tinh carbon được phát hiện vào năm 1999, và bản chất carbon của nó rất quan trọng vì carbon là một yếu tố chính trong hóa học hữu cơ. Nó cũng là một đối tượng nguy hiểm tiềm tàng với cơ hội 1 trong 2.700 tác động đến Trái đất trong khoảng thời gian từ năm 2175 đến năm 2199. (Một mục tiêu khác của OSIRIS-REx, cũng là để nghiên cứu Hiệu ứng Yarkovsky.)
Nó cũng được chọn vì sự gần gũi với Trái đất và vì quỹ đạo dễ chịu của nó. Trong quá trình lựa chọn mục tiêu, đã có hơn 7.000 tiểu hành tinh gần Trái đất đang được xem xét, nhưng cuối cùng chỉ có 192 trong số chúng có quỹ đạo phù hợp.
Bennu cũng đúng kích cỡ. Nếu một tiểu hành tinh quá nhỏ đường kính nhỏ hơn 200 mét đường kính thì nó sẽ quay quá nhanh để giữ lại vật liệu bề mặt phù hợp để lấy mẫu. Tất cả các vật liệu hạt mịn được gửi vào không gian.
Yêu cầu kích thước giảm danh sách từ 192 xuống chỉ còn 26.
Nhưng phần lớn nó thuộc về thiên nhiên giàu carbon của Bennu. Carbon nguyên thủy của nó không thay đổi kể từ khi tiểu hành tinh hình thành hàng tỷ năm trước. Các tiểu hành tinh như Bennu cũng chứa các phân tử hữu cơ, chất bay hơi và axit amin có thể là tiền thân của sự sống trên Trái đất. Các nhà khoa học muốn biết các tiểu hành tinh như Bennu có thể đóng vai trò gì trong cuộc sống trên Trái đất và họ cũng muốn biết về vai trò của chúng như là một khối xây dựng cơ bản của các hành tinh Solar System.
Trong số 26 tiểu hành tinh còn lại trong danh sách, chỉ có 12 tiểu hành có thành phần được biết đến và chỉ có 5 là nguyên thủy và giàu carbon.
Và đó là lý do tại sao họ chọn nó.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Báo cáo tình trạng: OSIRIS-REx hoàn thành Cầu vượt gần nhất của trang web mẫu Nightingale
- Nhiệm vụ hoàn trả mẫu tiểu hành tinh OSIRIS-REx
- Đánh giá khoa học vũ trụ: OSIRIS-REx: Lấy mẫu từ tiểu hành tinh (101955) Bennu
- Tạp chí vũ trụ: Nó thời gian để quyết định. OSIRIS-REx nên lấy mẫu từ Bennu ở đâu?
