Osiris Rex
Misión de retorno de muestras de asteroides de la NASA (2016 a 2023)

OSIRIS-REx
OSIRIS-APEX
Representación artística de la nave espacial OSIRIS-REx
NombresOSIRIS-REx
OSIRIS-APEX
Tipo de misiónRetorno de muestra de asteroide [1]
OperadorNASA / Lockheed Martin
Identificación de COSPAR2016-055A
N.º SATCAT41757
Sitio webwww.asteroidmission.org
Duración de la misión7 años (planificado)
889 días en el asteroide (real)
8 años, 1 mes, 10 días (transcurridos)
Propiedades de las naves espaciales
FabricanteLockheed Martin
Lanzamiento masivo2110 kg (4650 libras) [2]
Masa seca880 kilogramos (1.940 libras)
Dimensiones2,44 × 2,44 × 3,15 m (8 pies 0 pulgadas × 8 pies 0 pulgadas × 10 pies 4 pulgadas)
Fuerza1226 a 3000 vatios
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento8 de septiembre de 2016, 23:05 UTC [3]
CoheteAtlas V 411 (AV-067)
Sitio de lanzamientoCabo Cañaveral SLC-41
ContratistaAlianza de Lanzamiento Unida (ULA)
Fin de la misión
DesechoCápsula de retorno de muestra : recuperada
Fecha de aterrizajeMuestra de cápsula de retorno : 24 de septiembre de 2023, 14:52 UTC [4]
Lugar de aterrizajeCampo de pruebas y entrenamiento de Utah [4]
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaCentrado en Bennu
Altitud0,68 a 2,1 km (0,42 a 1,30 millas) [5] [6]
Período22–62 horas [7] [6]
Sobrevuelo de la Tierra
Aproximación más cercana22 de septiembre de 2017 [2] [8]
Distancia17.237 kilómetros (10.711 millas)
Orbitador Bennu
Inserción orbital31 de diciembre de 2018 [9]
(Cita: 3 de diciembre de 2018)
Salida orbital10 de mayo de 2021 [10]
Masa de muestra~121,6 g (4,29 onzas) [11] [12]
Módulo de aterrizaje Bennu
Fecha de aterrizaje20 de octubre de 2020, 22:13 UTC ( 18/10/2024 UTC 22:14:05 ) 
Lugar de aterrizaje"Ruiseñor"
Sobrevuelo de Bennu
Aproximación más cercana7 de abril de 2021 [13]
Distancia3,5 km (2,2 millas)

Logotipo de la misión OSIRIS-REx
OSIRIS-REx en configuración de lanzamiento

OSIRIS-REx [a] fue una misión de estudio de asteroides y retorno de muestras de la NASA que visitó y recolectó muestras de 101955 Bennu , un asteroide carbonoso cercano a la Tierra . [14] Se espera que el material, devuelto en septiembre de 2023, permita a los científicos aprender más sobre la formación y evolución del Sistema Solar , sus etapas iniciales de formación de planetas y la fuente de compuestos orgánicos que llevaron a la formación de vida en la Tierra. [15] Después de completar la misión principal OSIRIS-REx (Regolith Explorer), se planea que la nave espacial realice un sobrevuelo del asteroide 99942 Apophis , ahora como OSIRIS-APEX (Apophis Explorer). [16]

OSIRIS-REx se lanzó el 8 de septiembre de 2016, sobrevoló la Tierra el 22 de septiembre de 2017 y se reunió con Bennu el 3 de diciembre de 2018. [17] Pasó los dos años siguientes analizando la superficie para encontrar un sitio adecuado del que extraer una muestra. El 20 de octubre de 2020, OSIRIS-REx aterrizó en Bennu y recogió con éxito una muestra. [18] [19] [20] [21] OSIRIS-REx partió de Bennu el 10 de mayo de 2021 [22] [23] y regresó con su muestra a la Tierra el 24 de septiembre de 2023, [24] iniciando posteriormente su misión extendida para estudiar 99942 Apophis , donde llegará en abril de 2029.

Bennu fue elegido como el objetivo del estudio porque es una " cápsula del tiempo " del nacimiento del Sistema Solar . [25] Bennu tiene una superficie muy oscura y está clasificado como un asteroide de tipo B , un subtipo de los asteroides carbonáceos de tipo C. Dichos asteroides se consideran primitivos, habiendo sufrido pocos cambios geológicos desde su formación. En particular, Bennu fue seleccionado debido a la disponibilidad de material carbonoso prístino , un elemento clave en las moléculas orgánicas necesarias para la vida, así como representativo de la materia de antes de la formación de la Tierra. Moléculas orgánicas, como los aminoácidos , se han encontrado previamente en muestras de meteoritos y cometas, lo que indica que algunos ingredientes necesarios para la vida pueden sintetizarse naturalmente en el espacio exterior. [1]

El costo de la misión OSIRIS-REx es de aproximadamente US$800 millones, [26] sin incluir el vehículo de lanzamiento Atlas V , que es de unos US$183,5 millones. [27] La ​​misión extendida OSIRIS-APEX cuesta US$200 millones adicionales. [16] Es la tercera misión de ciencia planetaria seleccionada en el programa New Frontiers , después de Juno y New Horizons . El investigador principal es Dante Lauretta [28] de la Universidad de Arizona , habiendo asumido el control en 2011 después de que el PI original Michael Julian Drake muriera cuatro meses después de que la misión obtuviera la aprobación de la NASA.

OSIRIS-REx fue la primera sonda espacial de Estados Unidos en traer muestras de un asteroide. Entre los asteroides que trajeron muestras anteriores se encuentran las sondas japonesas Hayabusa , que visitó 25143 Itokawa en 2010, y Hayabusa2 , que visitó 162173 Ryugu en junio de 2018.

Misión

La gestión general, la ingeniería y la navegación de las misiones OSIRIS están a cargo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA , mientras que el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona se encarga de las operaciones científicas principales. Lockheed Martin Space Systems construyó la nave espacial y se encarga de las operaciones de la misión. [2] El equipo científico incluye miembros de Estados Unidos, Canadá, Francia, Alemania, el Reino Unido e Italia. [29]

Después de viajar durante aproximadamente dos años, la nave espacial se encontró con el asteroide 101955 Bennu en diciembre de 2018, [30] y comenzó 505 días de mapeo de la superficie a una distancia de aproximadamente 5 km (3,1 mi). [1] Los resultados de ese mapeo fueron utilizados por el equipo de la misión para seleccionar el sitio del cual tomar una muestra de al menos 60 g (2,1 oz) de material de la superficie del asteroide. [31] Luego se realizó una aproximación cercana (sin aterrizar) para permitir la extensión de un brazo robótico para recolectar la muestra. [32]

Tras la exitosa recolección de material (121,6 gramos), [11] la muestra fue devuelta a la Tierra en una cápsula de 46 kg (101 lb) similar a la que trajo las muestras del cometa 81P/Wild a bordo de la sonda espacial Stardust . El viaje de regreso a la Tierra fue más corto que el de ida. La cápsula aterrizó en paracaídas en el Campo de Pruebas y Entrenamiento de Utah el 24 de septiembre de 2023 y fue transportada al Centro Espacial Johnson para su procesamiento en una instalación de investigación dedicada. [1]

  • Asteroide Bennu, fotografiado por la sonda OSIRIS-REx, 3 de diciembre de 2018
    Asteroide Bennu , fotografiado por la sonda OSIRIS-REx, 3 de diciembre de 2018
  • Vídeo de descripción general de la misión OSIRIS-REx
  • Lanzamiento de OSIRIS-REx

Lanzamiento

El lanzamiento se realizó el 8 de septiembre de 2016 a las 23:05 UTC en un Atlas V 411 de United Launch Alliance desde Cabo Cañaveral , Space Launch Complex 41. [ 3] La configuración del cohete 411 consiste en una primera etapa propulsada por un RD-180 con un único propulsor de combustible sólido AJ-60A y una etapa superior Centaur . [33] OSIRIS-REx se separó del vehículo de lanzamiento 55 minutos después de la ignición. [2] El lanzamiento fue declarado "exactamente perfecto" por el investigador principal de la misión , sin anomalías antes o durante el lanzamiento. [34]

Fase de crucero

OSIRIS-REx entró en la fase de crucero poco después de separarse del vehículo de lanzamiento, tras el exitoso despliegue de paneles solares, la iniciación del sistema de propulsión y el establecimiento de un enlace de comunicación con la Tierra. [34] Su velocidad de escape hiperbólica de la Tierra fue de aproximadamente 5,41 km/s (3,36 mi/s). [35] El 28 de diciembre de 2016, la nave espacial realizó con éxito su primera maniobra en el espacio profundo para cambiar su velocidad en 431 m/s (1550 km/h) utilizando 354 kg (780 lb) de combustible. [36] [37] Un disparo adicional, más pequeño, de sus propulsores el 18 de enero de 2017 refinó aún más su curso para una asistencia gravitacional terrestre el 22 de septiembre de 2017. [36] La fase de crucero duró hasta su encuentro con Bennu en diciembre de 2018, [30] después de lo cual entró en su fase científica y de recolección de muestras. [36]

Durante su fase de crucero, OSIRIS-REx se utilizó para buscar una clase de objetos cercanos a la Tierra conocidos como asteroides troyanos terrestres a su paso por el punto de Lagrange L 4 entre el Sol y la Tierra . Entre el 9 y el 20 de febrero de 2017, el equipo de OSIRIS-REx utilizó la cámara MapCam de la nave espacial para buscar los objetos, tomando alrededor de 135 imágenes de estudio cada día para que las procesaran los científicos de la Universidad de Arizona. La búsqueda fue beneficiosa a pesar de que no se encontraron nuevos troyanos, [38] ya que se parecía mucho a la operación requerida a medida que la nave espacial se acercaba a Bennu, buscando satélites naturales y otros peligros potenciales. [37] [39] El 12 de febrero de 2017, mientras se encontraba a 673 × 10 6  km (418 × 10 6  mi) de Júpiter , el instrumento PolyCam a bordo de OSIRIS-REx obtuvo imágenes exitosas del planeta gigante y tres de sus lunas, Calisto , Ío y Ganímedes . [40]^^

OSIRIS-REx sobrevoló la Tierra el 22 de septiembre de 2017. [41]

Llegada y reconocimiento

El 3 de diciembre de 2018, la NASA confirmó que OSIRIS-REx había igualado la velocidad y la órbita de Bennu a una distancia de unos 19 km (12 mi), alcanzando efectivamente el asteroide. OSIRIS-REx realizó pasadas más cercanas de la superficie de Bennu, inicialmente a unos 6,5 km (4,0 mi) hasta diciembre para refinar aún más la forma y la órbita de Bennu. Los estudios espectroscópicos preliminares de la superficie del asteroide realizados por la nave espacial OSIRIS-REx detectaron la presencia de minerales hidratados en forma de arcilla . Si bien los investigadores sospechan que Bennu era demasiado pequeño para albergar agua, los grupos hidroxilo pueden haber provenido del agua presente en su cuerpo original antes de que Bennu se separara. [42] [43]

El 31 de diciembre de 2018, OSIRIS-REx entró en órbita alrededor de Bennu a unos 1,75 km (1,09 mi) para iniciar su extensa campaña de mapeo y detección remota para la selección de un sitio de muestra. Esta es la distancia más cercana a la que cualquier nave espacial ha orbitado un objeto celeste, más cerca que la órbita del cometa 67P /Churyumov–Gerasimenko de Rosetta a 7 km (4,3 mi). [17] [44] A esta altitud, la nave espacial tardó 62 horas en orbitar Bennu. [45] Al final de su estudio detallado, la nave espacial entró en una órbita más cercana con un radio de 1 km (0,62 mi). [46]

Animación de OSIRIS-REx
  OSIRIS REx  ·   101955 Bennu  ·   Tierra  ·   Sol

Adquisición de muestras

Concepto artístico del instrumento TAGSAM en funcionamiento

Procedimiento

Se realizaron ensayos antes del muestreo, durante los cuales los paneles solares se elevaron a una configuración en forma de Y para minimizar la posibilidad de acumulación de polvo durante el contacto y proporcionar más distancia al suelo en caso de que la nave espacial se volcara (hasta 45°) durante el contacto. [29] El descenso fue muy lento, minimizando los disparos de los propulsores antes del contacto para reducir la probabilidad de contaminación de la superficie del asteroide por propulsor de hidracina sin reaccionar . El 20 de octubre de 2020, se detectó el contacto con la superficie de Bennu mediante acelerómetros, y la fuerza del impacto se disipó mediante un resorte en el brazo TAGSAM. [47]

Al entrar en contacto con la superficie, el instrumento TAGSAM liberó una ráfaga de gas nitrógeno para hacer que las partículas de regolito de menos de 2 cm (0,8 pulgadas) entraran en el cabezal del muestreador, situado en el extremo del brazo robótico. Un temporizador de cinco segundos limitó el tiempo de recolección para mitigar la posibilidad de una colisión, y luego la sonda ejecutó una maniobra de retroceso para alejarse de forma segura. [29]

El plan era que OSIRIS-REx realizara una maniobra de frenado unos días después para detener la deriva que lo alejaba del asteroide en caso de que fuera necesario regresar para otro intento de muestreo. Luego tomaría imágenes del cabezal TAGSAM para verificar que se había adquirido una muestra. Si se adquiría una muestra, la nave espacial rotaría sobre el eje corto del brazo de muestreo para determinar la masa de la muestra midiendo el momento de inercia y determinar si excedía los 60 g (2,1 oz) requeridos.

Tanto las maniobras de frenado como las de rotación se cancelaron cuando las imágenes del contenedor de muestras mostraron claramente que se había recolectado un gran exceso de material, parte del cual pudo escapar a través del sello del contenedor porque algún material había atascado el mecanismo abierto. El material recolectado estaba programado para su almacenamiento inmediato en la cápsula de retorno de muestras. [48] [29] El 28 de octubre de 2020, el cabezal del recolector de muestras se aseguró en la cápsula de retorno. Después de la separación del cabezal del brazo recolector, el brazo se retrajo a su configuración de lanzamiento y la tapa de la cápsula de retorno de muestras se cerró y se trabó preparándose para regresar a la Tierra. [49] [50]

Además del mecanismo de muestreo a granel, las almohadillas de contacto en el extremo del cabezal de muestreo hechas de pequeños bucles de acero inoxidable ( Velcro ) [51] recolectaron pasivamente granos de polvo más pequeños que1mm .

Operaciones

Los cuatro sitios de muestra candidatos finales
La exitosa recolección de muestras de octubre de 2020, que muestra a OSIRIS-REx aterrizando en el sitio de muestreo de Nightingale
Recolección de muestras vista por la cámara de navegación (00:47; 20 de octubre de 2020)
Imágenes de la cabeza de TAGSAM que muestran que está llena de rocas y polvo recogidos de Bennu y que está filtrando material al espacio
OSIRIS-REx almacena con éxito su muestra del asteroide Bennu en octubre de 2020.
El recipiente de muestra se cierra.

La NASA seleccionó los cuatro sitios de muestra candidatos finales en agosto de 2019, llamados Nightingale, Kingfisher, Osprey y Sandpiper. [52] El 12 de diciembre de 2019, anunciaron que Nightingale había sido seleccionado como el sitio de muestra principal y Osprey fue seleccionado como el sitio de respaldo. [53] Ambos estaban dentro de cráteres, con Nightingale cerca del polo norte de Bennu mientras que Osprey estaba cerca del ecuador. [54]

La NASA tenía previsto realizar el primer muestreo a finales de agosto de 2020; [55] La recogida de muestras Touch-and-Go (TAG) prevista originalmente por la NASA estaba prevista para el 25 de agosto de 2020, pero se reprogramó para el 20 de octubre de 2020, a las 22:13 UTC. [56] [57] El 15 de abril de 2020, se realizó con éxito el primer ensayo de recogida de muestras en el sitio de muestreo de Nightingale. El ejercicio llevó a OSIRIS-REx a tan solo 65 m (213 pies) de la superficie antes de realizar un encendido de retroceso. [58] [59] Un segundo ensayo se completó con éxito el 11 de agosto de 2020, llevando a OSIRIS-REx a 40 m (130 pies) de la superficie. Este fue el ensayo final antes de la recogida de muestras programada para el 20 de octubre de 2020, a las 22:13 UTC. [60] [61]

A las 22:13  UTC del 20 de octubre de 2020, OSIRIS-REx aterrizó con éxito en Bennu a una distancia de 200 millones de millas (320 millones de kilómetros) de la Tierra. [62] [63] La NASA confirmó a través de imágenes tomadas durante el muestreo que el muestreador había hecho contacto. La nave espacial aterrizó a 92 cm (36 pulgadas) de la ubicación objetivo. [64] [65] OSIRIS-REx recogió una muestra del asteroide que se estimó que pesaba al menos 2 onzas (57 gramos) después del aterrizaje. [18] Después de obtener imágenes de la cabeza del TAGSAM, la NASA concluyó que había rocas encajadas en la solapa de mylar destinada a mantener la muestra en el interior, lo que provocó que la muestra escapara lentamente al espacio. [66] Para evitar una mayor pérdida de la muestra a través de las aletas, la NASA canceló la maniobra de giro previamente planificada destinada a determinar la masa de la muestra, así como una maniobra de frenado de navegación, y decidió almacenar la muestra el 27 de octubre de 2020 en lugar del 2 de noviembre de 2020 como se había planeado originalmente, lo que se completó con éxito. Se observó que el cabezal del colector flotaba sobre la cápsula de retorno de muestra (SRC) después de que el brazo TAGSAM lo moviera a la posición adecuada para la captura, y luego se aseguró el cabezal del colector en el anillo de captura en la SRC. [66]

El 28 de octubre de 2020, cuando el cabezal se colocó en el anillo de captura de la cápsula de retorno de muestras, la nave espacial realizó una "verificación de retroceso", que ordenó al brazo TAGSAM que saliera de la cápsula. Esta maniobra está diseñada para tirar del cabezal recolector y garantizar que los pestillos, que mantienen el cabezal recolector en su lugar, estén bien asegurados. Después de la prueba, el equipo de la misión recibió telemetría que confirmaba que el cabezal estaba correctamente asegurado en la cápsula de retorno de muestras. Posteriormente, el 28 de octubre de 2020, se desconectaron dos partes mecánicas del brazo TAGSAM: el tubo que transportaba el gas nitrógeno al cabezal TAGSAM durante la recolección de muestras y el propio brazo TAGSAM. Durante las siguientes horas, el equipo de la misión ordenó a la nave espacial que cortara el tubo que agitaba la muestra a través del cabezal TAGSAM durante la recolección de muestras y separara el cabezal recolector del brazo TAGSAM. Una vez que el equipo confirmó que se habían realizado estas actividades, ordenó a la nave espacial el 28 de octubre de 2020 cerrar y sellar la cápsula de retorno de muestras, el paso final del proceso de almacenamiento de las muestras de Bennu. [67] Para sellar la CRS, la nave espacial cerró la tapa y luego aseguró dos pestillos internos. Al inspeccionar las imágenes, se observó que algunas partículas se habían escapado del cabezal colector durante el procedimiento de almacenamiento, pero se confirmó que ninguna partícula obstaculizaría el proceso de almacenamiento, ya que el equipo confiaba en que quedaba una gran cantidad de material dentro del cabezal, más de los 60 g (2,1 oz) necesarios, es decir, 121,6 g (4,29 oz). [11] La muestra de Bennu se almacenó de forma segura y estaba lista para su viaje a la Tierra. Con el cabezal colector seguro dentro de la CRS, ya no se perderían piezas de la muestra. [68]

Devolución de muestra

El 7 de abril de 2021, OSIRIS-REx completó su último sobrevuelo de Bennu y comenzó a alejarse del asteroide. [69] El 10 de mayo de 2021, la nave espacial partió de las inmediaciones de Bennu y comenzó su viaje de dos años a la Tierra con la muestra del asteroide. [70] [71] [72]

El 24 de septiembre de 2023, a las 4:42 am MDT ( UTC-06:00 ), a una distancia de 63.000 millas (101.000 kilómetros) de la Tierra, expulsó la cápsula de retorno de muestras, que reingresó a la atmósfera a 27.650 millas por hora (44.500 km/h). [73] Debido a un error en el cableado, el paracaídas de frenado no se desplegó como estaba previsto a 100.000 pies (30.400 metros). [74] Sin embargo, el paracaídas principal se soltó cuando la nave espacial alcanzó unos 9.000 pies (2.700 metros), y sobrevivió al despliegue a pesar de velocidades superiores a las previstas. [74] Aproximadamente a las 8:52 am MDT, la cápsula aterrizó a 11 mph (18 km/h) en el Campo de Pruebas y Entrenamiento de Utah , un minuto antes de lo previsto. [74] [75] [76] La nave espacial principal maniobró hacia una trayectoria que la alejara de la Tierra para su misión extendida a Apophis en 2029 llamada OSIRIS-APEX. [77]

A las 10:15 am MDT (UTC-06:00), la cápsula fue retirada del lugar de aterrizaje en helicóptero. La muestra será analizada en la Dirección de Investigación y Exploración Científica de Astromateriales (ARES) de la NASA y en el Centro de Conservación de Muestras Extraterrestres de Japón . [76] [78] ARES considerará las solicitudes de material de muestra de asteroides y las distribuirá a organizaciones de todo el mundo. [23]

El 11 de octubre de 2023, se abrió la cápsula recuperada para revelar un "primer vistazo" al contenido de la muestra del asteroide. [12] Se informó de más observaciones el 13 de diciembre de 2023 y se revelaron moléculas orgánicas y materiales desconocidos que requieren estudio para determinar su composición. [79] [80]

Algunos cierres dañados impidieron la apertura inmediata, pero, después de tres meses, el 13 de enero de 2024, la NASA informó que el contenedor recuperado se había abierto por completo. [81] [82] En total, se recuperaron 121,6 g (4,29 oz) de material asteroidal del contenedor de muestra. [11] [83]

Las muestras estuvieron disponibles para investigación de científicos de todo el mundo mediante solicitud el 1 de abril de 2024. [84] El 15 de mayo de 2024, se informó sobre un resumen de los estudios analíticos preliminares sobre las muestras devueltas. [85]

Misión ampliada OSIRIS-APEX

El 25 de abril de 2022, la NASA confirmó que la misión se extendería. Después de dejar caer su muestra a la Tierra el 24 de septiembre de 2023, la misión se convirtió en OSIRIS-APEX ('APophis EXplorer'). [77] Como sugiere el nuevo nombre, su próximo objetivo será el asteroide cercano a la Tierra (y objeto potencialmente peligroso ) 99942 Apophis . Apophis pasará extremadamente cerca de la Tierra el 13 de abril de 2029, aunque no hay posibilidad de impacto durante este sobrevuelo o cualquier sobrevuelo posterior en el futuro cercano. Las observaciones de Apophis comenzarán el 8 de abril de 2029 y, unos días después, el 21 de abril, está previsto que OSIRIS-APEX se encuentre con el asteroide. [86] OSIRIS-APEX orbitará Apophis durante unos 18 meses en un régimen similar al de Bennu. La nave espacial realizará una maniobra similar a la recolección de muestras en Bennu, utilizando sus propulsores para perturbar la superficie de Apophis, con el fin de exponer y estudiar espectralmente el subsuelo y el material debajo de él. [16]

Animación de OSIRIS-APEX
  OSIRIS APEX  ·    99942 Apofis  ·   Tierra  ·   Sol

Nombre

OSIRIS-REx y OSIRIS-APEX son acrónimos, y cada letra o combinación de letras se relaciona con parte de los respectivos proyectos: [87]

  • O – Orígenes
  • SI – Interpretación espectral
  • RI – Identificación de recursos
  • S – Seguridad
  • REx – Explorador de regolitos
  • APEX – Explorador de Apophis

Cada una de estas palabras fue elegida para representar un aspecto de esta misión. [87] Por ejemplo, la S, de seguridad, significa la seguridad de la Tierra frente al impacto de objetos cercanos a la Tierra (NEOs) peligrosos. [87] Específicamente se refiere a una mejor comprensión del efecto Yarkovsky , que puede alterar las trayectorias de los cuerpos en órbita. [87] Regolith Explorer significa que la misión estudiará la textura, morfología, geoquímica y propiedades espectrales del regolito del asteroide Bennu mientras que Apophis Explorer corresponde al estudio del asteroide Apophis. [87]

Cuando se propuso su concepto de patrimonio en el Programa Discovery en 2004, se lo llamó simplemente OSIRIS, con REx, que significa "Explorador de regolitos", utilizado de manera descriptiva en lugar de como parte del nombre. [88]

El asteroide de la segunda misión lleva el nombre del antiguo dios egipcio Apofis , que estaba asociado con el caos y la destrucción. [89] El nombre de la misión en sí era una referencia al dios Osiris . Dante Lauretta, investigador principal adjunto de la misión, fue llamado "un aficionado a la mitología" por el investigador principal de la misión Michael Drake: "estaba garabateando en un bloc y tratando de capturar los temas principales de lo que estamos tratando de hacer con esta misión: estudiar los orígenes de la vida, identificar recursos, seguridad planetaria en forma de desviación de asteroides y se dio cuenta de que había obtenido el nombre de Osiris de eso, un antiguo dios de Egipto que puede haber sido uno de los primeros faraones". [90] [91]

Objetivos científicos

Ejemplo de infografía de cápsula de retorno

Los objetivos científicos de la misión son: [92]

  • Devolver y analizar una muestra de regolito de asteroide carbonoso prístino en una cantidad suficiente para estudiar la naturaleza, la historia y la distribución de sus minerales constituyentes y compuestos orgánicos.
  • Mapear las propiedades globales, la química y la mineralogía de un asteroide carbonoso primitivo para caracterizar su historia geológica y dinámica y brindar contexto para las muestras recuperadas.
  • Documentar la textura, morfología, geoquímica y propiedades espectrales del regolito en el sitio de muestreo in situ a escalas de hasta milímetros.
  • Medir el efecto Yarkovsky (una fuerza térmica sobre el objeto) en un asteroide potencialmente peligroso y limitar las propiedades del asteroide que contribuyen a este efecto.
  • Caracterizar las propiedades globales integradas de un asteroide carbonoso primitivo para permitir una comparación directa con datos telescópicos terrestres de toda la población de asteroides.

Las observaciones telescópicas han ayudado a definir la órbita de 101955 Bennu , un objeto cercano a la Tierra (NEO) con un diámetro medio en el rango de 480 a 511 m (1,575 a 1,677 pies). [93] Completa una órbita alrededor del Sol cada 436,604 días (1,2 años). Esta órbita lo lleva cerca de la Tierra cada seis años. Aunque la órbita es razonablemente bien conocida, los científicos continúan refinándola. Es fundamental conocer la órbita de Bennu porque los cálculos recientes produjeron una probabilidad acumulada de 1 en 1410 (o 0,071%) de impacto con la Tierra desde 2169 a 2199. [94] Uno de los objetivos de la misión es refinar la comprensión de los efectos no gravitacionales (como el efecto Yarkovsky ) en esta órbita, y las implicaciones de esos efectos para la probabilidad de colisión de Bennu. Conocer las propiedades físicas de Bennu será fundamental para que los científicos del futuro puedan comprenderlas a la hora de desarrollar una misión para evitar el impacto de un asteroide . [95]

Presupuesto

  • Dimensiones: Largo 2,4 m (7 pies 10 pulgadas), ancho 2,4 m (7 pies 10 pulgadas), alto 3,15 m (10,3 pies) [2]
  • Ancho con paneles solares desplegados: 6,17 m (20,2 pies) [2]
  • Energía: Dos paneles solares generan entre 1226 y 3000 vatios, dependiendo de la distancia de la nave espacial al Sol. La energía se almacena en baterías de iones de litio . [2]
  • Sistema de propulsión: Basado en un sistema monopropelente de hidracina desarrollado para el Mars Reconnaissance Orbiter , que transporta 1.230 kg (2.710 lb) de propelente y helio. [96]
  • La cápsula de retorno de muestras volvió a entrar en la atmósfera terrestre mediante un aterrizaje asistido por paracaídas. La cápsula con las muestras contenidas en ella fue recuperada de la superficie de la Tierra y está siendo estudiada, como se hizo con la misión Stardust .

Instrumentos

Además de su equipo de telecomunicaciones, la nave espacial lleva un conjunto de instrumentos para obtener imágenes y analizar el asteroide en muchas longitudes de onda [97] y recuperar una muestra física para regresar a la Tierra. La Sociedad Planetaria coordinó una campaña para invitar a las personas interesadas a que guardaran sus nombres o ilustraciones sobre el espíritu de exploración de la misión en un microchip que ahora se lleva en la nave espacial. [98]

OCAMS

Conjunto de cámaras de imágenes

El conjunto de cámaras OSIRIS-REx (OCAMS) consta de PolyCam, MapCam y SamCam. [97] Juntos, adquieren información sobre el asteroide Bennu al proporcionar un mapeo global, reconocimiento y caracterización del sitio de muestra, imágenes de alta resolución y registros de la adquisición de muestras. [99]

  • PolyCam, un telescopio de 20 cm (7,9 pulgadas), adquirió imágenes de luz visible con una resolución cada vez mayor al acercarse al asteroide e imágenes de superficie de alta resolución desde la órbita.
  • MapCam busca satélites y columnas de gases. Mapea el asteroide en cuatro canales azul, verde, rojo y de infrarrojo cercano, e informa al modelo sobre la forma de Bennu y proporciona imágenes de alta resolución de los posibles sitios de muestreo.
  • SamCam documenta continuamente las adquisiciones de muestras.

OVIROS

OVIROS

El espectrómetro visible e infrarrojo OSIRIS-REx (OVIRS) es un espectrómetro que mapea minerales y sustancias orgánicas en la superficie del asteroide. [97] Proporciona datos espectrales de asteroides de disco completo con una resolución de 20 m. Mapea el azul hasta el infrarrojo cercano, 400–4300 nm , con una resolución espectral de 7,5–22 nm . [100] Estos datos se utilizaron junto con los espectros OTES para guiar la selección del sitio de muestra. Los rangos espectrales y los poderes de resolución son suficientes para proporcionar mapas de superficie de carbonatos , silicatos , sulfatos , óxidos , agua adsorbida y una amplia gama de compuestos orgánicos . [ cita requerida ]

NOTAS

NOTAS

El espectrómetro de emisión térmica OSIRIS-REx (OTES) proporciona mapas espectrales de emisión térmica e información espectral local de sitios de muestra candidatos en el canal infrarrojo térmico que cubre de 4 a 50 μm, nuevamente para mapear sustancias minerales y orgánicas. [97] El rango de longitud de onda , la resolución espectral y el rendimiento radiométrico son suficientes para resolver e identificar silicatos, carbonatos, sulfatos, fosfatos, óxidos y minerales de hidróxido. OTES también se utiliza para medir la emisión térmica total de Bennu en apoyo del requisito de medir la radiación emitida a nivel mundial. [ cita requerida ]

Basado en el desempeño del Mini-TES en el ambiente polvoriento de la superficie de Marte, OTES fue diseñado para ser resistente a la contaminación extrema por polvo en los elementos ópticos. [ cita requerida ]

Rexis

El espectrómetro de imágenes de rayos X de regolito (REXIS) proporcionó un mapa de espectroscopia de rayos X de Bennu para mapear las abundancias de elementos. [97] REXIS fue un desarrollo colaborativo de cuatro grupos dentro del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard , con el potencial de involucrar a más de 100 estudiantes a lo largo del proceso. REXIS se basó en hardware de herencia de vuelo, minimizando así los elementos de riesgo técnico, riesgo de cronograma y riesgo de costo. [101]

REXIS es un telescopio de rayos X suaves (0,3–7,5 keV) de apertura codificada que captura imágenes de la emisión de líneas de fluorescencia de rayos X producida por la absorción de rayos X solares y el viento solar por elementos en el regolito de Bennu, lo que genera emisiones locales de rayos X. Las imágenes se formaron con una resolución de 21  minutos de arco (resolución espacial de 4,3 m a una distancia de 700 m). La captura de imágenes se logró correlacionando la imagen de rayos X detectada con una máscara aleatoria de elementos de 64×64 (píxeles de 1,536 mm). REXIS almacenó datos para cada evento de rayos X para maximizar el uso del almacenamiento de datos y minimizar el riesgo. Los píxeles se direccionaron en contenedores de 64×64 y el rango de 0,3–7,5 keV estuvo cubierto por cinco bandas anchas y 11 bandas de líneas estrechas. Se intercaló una etiqueta de tiempo de resolución de 24 segundos con los datos del evento para tener en cuenta la rotación de Bennu. Las imágenes se reconstruyeron en tierra después de la descarga de la lista de eventos. Las imágenes se formaron simultáneamente en 16 bandas de energía centradas en las líneas dominantes de abundantes elementos superficiales desde OK (0,5 keV) hasta Fe-Kß (7 keV), así como en el continuo representativo. Durante la fase orbital 5B, una órbita de 21 días a 700 m de la superficie de Bennu, se esperaba un total de al menos 133 eventos/píxel de asteroide/banda de energía por debajo de 2 keV; suficiente para obtener restricciones significativas sobre las abundancias de elementos a escalas mayores de 10 m. [ cita requerida ]

El 11 de noviembre de 2019, mientras observaban el asteroide con REXIS, los estudiantes universitarios e investigadores involucrados en la misión descubrieron inesperadamente un estallido de rayos X de un agujero negro llamado MAXI J0637-430 ubicado a 30.000 años luz de distancia. [102]

Ola

El altímetro láser OSIRIS-REx (OLA) es un instrumento de escaneo y lidar que proporcionará información topográfica de alta resolución durante toda la misión. [97] La ​​información recibida por OLA crea mapas topográficos globales de Bennu, mapas locales de sitios de muestreo candidatos, mediciones de distancia en apoyo de otros instrumentos y soporte de navegación y análisis de gravedad. [ cita requerida ]

OLA escanea la superficie de Bennu a intervalos específicos para mapear rápidamente toda la superficie del asteroide y lograr su objetivo principal de producir mapas topográficos locales y globales. Los datos recopilados por OLA también se utilizarán para desarrollar una red de control relativa al centro de masa del asteroide y para mejorar y refinar los estudios gravitacionales de Bennu. [ cita requerida ]

El OLA tiene un único receptor común y dos conjuntos de transmisores complementarios que mejoran la resolución de la información que se obtiene. El transmisor láser de alta energía del OLA se utiliza para medir la distancia y mapear desde 1 a 7,5 km (0,62 a 4,66 mi). El transmisor de baja energía se utiliza para medir la distancia y obtener imágenes desde 0,5 a 1 km (0,31 a 0,62 mi). La tasa de repetición de estos transmisores establece la tasa de adquisición de datos del OLA. Los pulsos láser de los transmisores de baja y alta energía se dirigen a un espejo de escaneo móvil, que está alineado con el campo de visión del telescopio receptor, lo que limita los efectos de la radiación solar de fondo. Cada pulso proporciona el alcance del objetivo, el acimut, la elevación, la intensidad recibida y una etiqueta de tiempo. [ cita requerida ]

OLA fue financiado por la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y fue construido por MDA en Brampton , Ontario , Canadá. [103] OLA fue entregado para su integración con la nave espacial el 17 de noviembre de 2015. [104] El científico principal del instrumento OLA es Michael Daly de la Universidad de York . [105]

Etiquetas AM

Prueba del brazo TAGSAM antes del lanzamiento

El sistema de retorno de muestras, denominado mecanismo de adquisición de muestras Touch-And-Go (TAGSAM), consta de un cabezal de muestreo con un brazo articulado de 3,35 m (11,0 pies). [2] [97] Una fuente de nitrógeno incorporada admite hasta tres intentos de muestreo separados para adquirir al menos 60 g (2,1 oz) de muestra en total. Las almohadillas de contacto de superficie también recogen material de grano fino. [ cita requerida ]

Los aspectos más destacados del instrumento y la técnica TAGSAM incluyen:

  • Velocidad de aproximación relativa de 10 cm/s (3,9 in/s) [106]
  • Contacto dentro de los 25 m (82 pies) de la ubicación seleccionada
  • OCAMS documenta el muestreo a 1 Hz
  • Recoja muestras en menos de cinco segundos, el chorro anular de nitrógeno (N 2 ) directo fluidiza el regolito, la almohadilla de contacto con la superficie captura la muestra de la superficie
  • Verificar la recolección de muestras a granel mediante el cambio de inercia de la nave espacial; muestra de superficie mediante la toma de imágenes del cabezal del muestreador
  • El cabezal del muestreador se almacenó en una cápsula de retorno de muestras y regresó a la Tierra

Cooperación con JAXA

Hayabusa2 es una misión similar de la JAXA para recolectar muestras del asteroide cercano a la Tierra 162173 Ryugu . Llegó al asteroide en junio de 2018, se fue en noviembre de 2019 después de dos recolecciones de muestras exitosas y regresó a la Tierra en diciembre de 2020. La cápsula de recuperación de Hayabusa2 reingresó a la atmósfera terrestre y aterrizó en Australia, como estaba planeado, el 5 de diciembre de 2020. El contenido de la muestra debía analizarse exhaustivamente, incluido el contenido de agua, para proporcionar pistas sobre la formación inicial del asteroide. El módulo principal de Hayabusa2 está realizando un procedimiento de paso para "empujarlo" hacia su próximo destino, el asteroide 1998KY26, en 2031. Debido a que las dos misiones eran similares y tenían cronogramas superpuestos (OSIRIS-REx todavía estaba en la fase de retorno), la NASA y la JAXA firmaron un acuerdo para colaborar en el intercambio de muestras y la investigación. [107] [108] Los dos equipos se visitaron entre sí, con representantes de JAXA visitando el Centro de Operaciones Científicas OSIRIS-REx en la Universidad de Arizona , y miembros del equipo OSIRIS-REx viajando a Japón para reunirse con el equipo Hayabusa2. [109] [110] Los equipos están compartiendo software, datos y técnicas para el análisis, y eventualmente intercambiarán partes de las muestras que sean devueltas a la Tierra. [111] [112]

Osiris-Rex II

OSIRIS-REx II fue un concepto de misión de 2012 para replicar la nave espacial original para una misión doble, con el segundo vehículo recolectando muestras de las dos lunas de Marte, Fobos y Deimos . Se afirmó que esta misión sería la forma más rápida y económica de obtener muestras de las lunas. Marte I y II son ahora los objetivos de otra misión, liderada por JAXA, llamada MMX , que se lanzará en 2026. [113] [114] [115]

  • Recorrido narrado por las características superficiales más destacadas de Bennu, vistas por OSIRIS-REx
  • Efectos del intento de muestreo de OSIRIS-REx en Bennu
  • Primeras imágenes del asteroide Bennu (agosto de 2018).
    Primeras imágenes del asteroide Bennu (agosto de 2018).
  • Asteroide Bennu desde 330 km (210 millas) de distancia (29 de octubre de 2018)
    Asteroide Bennu desde 330 km (210 millas) de distancia (29 de octubre de 2018)
  • Tierra-Luna (abajo a la izquierda) y asteroide Bennu (arriba a la derecha) (diciembre de 2018)[116]
    Tierra-Luna (abajo a la izquierda) y asteroide Bennu (arriba a la derecha) (diciembre de 2018) [116]
  • La cápsula de retorno de muestras (SRC) con el asteroide Bennu al fondo (diciembre de 2019)
    La cápsula de retorno de muestras (SRC) con el asteroide Bennu al fondo (diciembre de 2019)
  • El sitio de muestreo "Ruiseñor" fotografiado antes y después de la maniobra de muestreo.
    El sitio de muestreo "Ruiseñor" fotografiado antes y después de la maniobra de muestreo.
  • La cápsula de retorno abierta
    La cápsula de retorno abierta

Véase también

Notas

  1. ^ Orígenes, interpretación espectral, identificación de recursos, seguridad, explorador de regolitos

Referencias

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Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre OSIRIS-REx .
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  • "OSIRIS-REx".Sitio web de la misión en la Universidad de Arizona
  • "Archivo de la misión OSIRIS-REx". Sistema de datos planetarios de la NASA, nodo de cuerpos pequeños. Universidad de Maryland , Departamento de Astronomía.
  • Vídeo (2:53): descripción general de la misión del asteroide Bennu ( NASA ; 11 de mayo de 2021).
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