OSIRIS-REx - OSIRIS-REx

OSIRIS-REx
Модель космического корабля OSIRIS-REx.png
Художественная визуализация космического корабля OSIRIS-REx
Имена Происхождение, Спектральная интерпретация, Идентификация ресурсов, Безопасность, Regolith Explorer;
Новые рубежи 3
Тип миссии Возврат образца астероида
Оператор НАСА / Локхид Мартин
COSPAR ID 2016-055A
SATCAT нет. 41757
Веб-сайт asteroidmission.org
Продолжительность миссии 7 лет (запланировано)
               505 дней на астероиде
5 лет, 1 месяц, 8 дней (прошло)
               1049 дней на астероиде
Свойства космического корабля
Производитель Локхид Мартин
Стартовая масса 2110 кг (4650 фунтов)
Сухая масса 880 кг (1940 фунтов)
Габаритные размеры 2,44 × 2,44 × 3,15 м (8 футов 0 дюймов × 8 футов 0 дюймов × 10 футов 4 дюймов)
Власть От 1226 до 3000 Вт
Начало миссии
Дата запуска 8 сентября 2016, 23:05 UTC
Ракета Атлас В 411 (АВ-067)
Запустить сайт Мыс Канаверал , SLC-41
Подрядчик United Launch Alliance (ULA)
Конец миссии
Дата посадки 24 сентября 2023 г., 15:00 UTC (планируется)
Посадочная площадка Юта испытательный и тренировочный полигон
Параметры орбиты
Справочная система Бенну -центрический
Высота 0,68–2,1 км (0,42–1,30 миль)
Период 22–62 часов
Облет Земли
Ближайший подход 22 сентября 2017 г.
Расстояние 17 237 км (10 711 миль)
Орбитальный аппарат Бенну
Орбитальная вставка 31 декабря 2018 г.
(рандеву: 3 декабря 2018 г.)
Орбитальный вылет 10 мая 2021 г.
Масса образца От 60 г (2,1 унции) до 2000 г (71 унция)
Посадочный модуль Бенну
Дата посадки 20 октября 2020, 22:13 UTC ( 2021-10-17UTC02: 02: 57 ) 
Посадочная площадка "Соловей"
Пролет Бенну
Ближайший подход 7 апреля 2021 г.
Расстояние 3,5 км (2,2 миль)
Логотип миссии OSIRIS-REx (около 2015 г.) .png
Логотип миссии OSIRIS-REx  

OSIRIS-REx ( Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer ) - это миссия НАСА по изучению астероидов и возврату образцов . Основная цель миссии - получить образец весом не менее 60 г (2,1 унции) из 101955 Bennu , углеродистого околоземного астероида , и вернуть образец на Землю для подробного анализа. Ожидается, что возвращенный материал позволит ученым узнать больше о формировании и эволюции Солнечной системы , ее начальных этапах формирования планет и источнике органических соединений, которые привели к образованию жизни на Земле.

OSIRIS-REx был запущен 8 сентября 2016 года, пролетел мимо Земли 22 сентября 2017 года и встретился с Бенну 3 декабря 2018 года. В течение следующих нескольких месяцев он анализировал поверхность, чтобы найти подходящее место для извлечения образца. 20 октября 2020 года OSIRIS-REx приземлился на Бенну и успешно собрал образец. Хотя часть образца ускользнула, когда заслонка, которая должна была закрывать головку пробоотборника, была зажата более крупными камнями, НАСА уверено, что они смогли удержать от 400 г до более 1 кг материала образца, что значительно превышает 60 г. (2,1 унции) минимальная целевая масса. Ожидается, что OSIRIS-REx вернется со своим образцом на Землю 24 сентября 2023 года.

Бенну был выбран в качестве объекта исследования, потому что это « капсула времени » с момента зарождения Солнечной системы . Бенну имеет очень темную поверхность и классифицируется как астероид B-типа , подтип углеродистых астероидов C-типа . Такие астероиды считаются «примитивными», поскольку со времени образования они практически не претерпели геологических изменений. В частности, Бенну был выбран из-за наличия нетронутого углеродистого материала, ключевого элемента в органических молекулах, необходимого для жизни, а также представителя материи, существовавшей до образования Земли. Органические молекулы, такие как аминокислоты , ранее были обнаружены в образцах метеоритов и комет, что указывает на то, что некоторые ингредиенты, необходимые для жизни, могут быть синтезированы естественным образом в космосе.

Стоимость миссии составляет около 800 миллионов долларов США, не включая ракету-носитель Atlas V , что составляет около 183,5 миллионов долларов США. Это третья планетарная миссия, выбранная в программе New Frontiers , после Juno и New Horizons . Главный исследователь - Данте Лауретта из Университета Аризоны . В случае успеха OSIRIS-REx станет первым космическим кораблем Соединенных Штатов, вернувшим образцы с астероида. Японский зонд Hayabusa вернулся образцы из 25143 Итокава в 2010 году, и Хаябуса-2 вернулся из 162173 Ryugu в декабре 2020 г. На 10 мая 2021, OSIRIS-REX успешно завершила свой уход из Бенну и начал 2 года возвращения на Землю.

Миссия

Астероид Бенну , полученный зондом OSIRIS-REx, 3 декабря 2018 г.
Видео с обзором миссии OSIRIS-REx

Общее управление, инжиниринг и навигация для миссии обеспечивается НАСА «s Goddard Space Flight Center , в то время как Университет Аризоны » ы Луны и планет Лаборатория обеспечивает основные операции в области науки и Lockheed Martin Space Systems построили космический корабль и обеспечивает выполнение операций миссии. В научную группу входят представители из США , Канады , Франции , Германии , Великобритании и Италии .

После двухлетнего путешествия космический корабль встретился с астероидом 101955 Бенну в декабре 2018 года и приступил к картированию поверхности в течение 505 дней на расстоянии примерно 5 км (3,1 мили). Результаты этого картирования использовались командой миссии для выбора места, с которого можно было бы взять образец поверхности астероида. Затем был осуществлен близкий подход (без приземления), чтобы позволить роботизированной руке собрать образец.

После сбора материала (60 граммов) образец будет возвращен на Землю в капсуле весом 46 кг (101 фунт), аналогичной той, в которой были возвращены образцы кометы 81P / Wild на космическом корабле Stardust . Обратный путь на Землю будет короче, и капсула приземлится с парашютом на испытательном и тренировочном полигоне Юты в сентябре 2023 года, а затем будет доставлена ​​в Космический центр Джонсона для обработки в специальном исследовательском центре.

Запуск

Запуск OSIRIS-REx

Запуск состоялся 8 сентября 2016 года в 23:05 UTC на спутнике United Launch Alliance Atlas V 411 с мыса Канаверал , космический стартовый комплекс 41 . Конфигурация ракеты 411 состоит из первой ступени с двигателем РД-180 с одним твердотопливным ускорителем AJ-60A и верхней ступени Centaur . OSIRIS-REx отделился от ракеты-носителя через 55 минут после возгорания. Запуск был объявлен «совершенно идеальным» главным исследователем миссии , без каких-либо аномалий до или во время запуска.

Морское путешествие

OSIRIS-REx вошел в фазу полета вскоре после отделения от ракеты-носителя, после успешного развертывания солнечных панелей, запуска двигательной установки и установления канала связи с Землей. Его гиперболическая скорость ухода с Земли составляла около 5,41 км / с (3,36 миль / с). 28 декабря 2016 года космический корабль успешно выполнил свой первый маневр в дальнем космосе, изменив свою скорость на 431 м / с (1550 км / ч), используя 354 кг (780 фунтов) топлива. Дополнительный запуск двигателей меньшего размера 18 января 2017 года еще больше уточнил его курс на помощь земной гравитации 22 сентября 2017 года. Крейсерская фаза длилась до встречи с Бенну в декабре 2018 года, после чего она перешла к фазе научных исследований и сбора проб.

Во время крейсерской фазы OSIRIS-REx использовался для поиска класса околоземных объектов, известных как астероиды «Земля-троян», когда он проходил через точку Лагранжа Солнце – Земля L 4 . В период с 9 по 20 февраля 2017 года команда OSIRIS-REx использовала камеру MapCam космического корабля для поиска объектов, делая около 135 обзорных изображений каждый день для обработки учеными из Университета Аризоны . Поиск был полезен, даже несмотря на то, что не было обнаружено никаких новых троянских программ, поскольку он очень напоминал операцию, требуемую при приближении космического корабля к Бенну в поисках естественных спутников и других потенциальных опасностей. 12 февраля 2017 года, находясь в 673 × 10 6  км (418 × 10 6  миль) от Юпитера , прибор PolyCam на борту OSIRIS-REx успешно сфотографировал гигантскую планету и три ее спутника: Каллисто , Ио и Ганимед . ^^

OSIRIS-REx пролетел над Землей 22 сентября 2017 года.

Прибытие и осмотр

3 декабря 2018 года НАСА подтвердило, что OSIRIS-REx соответствовал скорости и орбите Бенну на расстоянии около 19 км (12 миль), фактически достигнув астероида. OSIRIS-REx выполнил более близкие проходы над поверхностью Бенну, первоначально на расстоянии около 6,5 км (4,0 мили) до декабря, чтобы еще больше уточнить форму и орбиту Бенну. Предварительные спектроскопические исследования поверхности астероида с помощью космического аппарата OSIRIS-REx выявили наличие гидратированных минералов в виде глины . Хотя исследователи подозревают, что Бенну был слишком мал, чтобы вместить воду, гидроксильные группы могли появиться из-за присутствия воды в его родительском теле до того, как Бенну откололся.

OSIRIS-REx вышла на орбиту вокруг Бенну 31 декабря 2018 года на высоте около 1,75 км (1,09 мили), чтобы начать обширную кампанию по дистанционному картированию и зондированию для выбора места для пробы. Это самое близкое расстояние , что любой космический аппарат вращался небесный объект, превысив Rosetta «s орбиту комету 67P / Чурюмов-Герасименко в 7 км (4,3 миль). На этой высоте космическому кораблю требуется 62 часа для выхода на орбиту Бенну. В конце этого подробного обзора космический аппарат вышел на более близкую орбиту с радиусом 1 км (0,62 мили).

Получение образца

Художественная концепция инструмента ТАГСАМ в действии

Процедура

Перед отбором проб проводились репетиции, во время которых солнечные батареи должны были быть подняты в Y-образную конфигурацию, чтобы свести к минимуму вероятность накопления пыли во время контакта и обеспечить больший дорожный просвет в случае опрокидывания космического корабля (до 45 °) во время контакт. Спуск был очень медленным, чтобы свести к минимуму срабатывание двигателя перед контактом, чтобы снизить вероятность загрязнения поверхности астероида непрореагировавшим гидразиновым пропеллентом. Контакт с поверхностью Бенну должен был быть обнаружен с помощью акселерометров, а сила удара должна была рассеиваться пружиной в руке ТАГСАМ.

При контакте с поверхностью прибора TAGSAM произошел выброс газообразного азота , который должен был вдувать частицы реголита размером менее 2 см (0,8 дюйма) в головку пробоотборника на конце манипулятора робота. Пятисекундный таймер ограничивал время сбора, чтобы снизить вероятность столкновения. После истечения таймера маневр отхода обеспечил безопасный отъезд от астероида.

План OSIRIS-REx состоял в том, чтобы через несколько дней выполнить тормозной маневр, чтобы остановить дрейф от астероида на случай, если потребуется вернуться для еще одной попытки отбора проб. Затем он делал снимки головы TAGSAM, чтобы проверить, был ли взят образец. Если образец был получен, космический аппарат будет вращаться вокруг короткой оси рукава для образца, чтобы определить массу образца путем измерения количества движения инерции и определить, превышает ли она требуемые 60 г (2,1 унции).

Маневры как торможения, так и вращения были отменены, поскольку изображения контейнера для образца ясно показали, что был собран большой избыток материала, часть которого смогла выйти через уплотнение контейнера из-за того, что какой-то материал заклинил механизм. Собранный материал был запланирован для немедленного хранения в капсуле для возврата образца. 28 октября 2020 г. головка коллектора проб была закреплена в возвратной капсуле. После отделения головки от коллекторного рукава рука будет втягиваться в исходную конфигурацию, а крышка капсулы возврата пробы будет закрыта и защелкнута, готовясь вернуться на Землю .

В дополнение к механизму объемного отбора проб, контактные площадки на конце пробоотборной головки, сделанные из крошечных петель из нержавеющей стали ( липучки ), пассивно собирали частицы пыли размером меньше1 мм .

Операции

Последние четыре места выборки кандидатов
Успешная коллекция образцов за октябрь 2020 года, показывающая, как OSIRIS-REx приземляется на образец сайта Nightingale
Сбор образцов глазами навигационной камеры (00:47; 20 октября 2020 г.)
Изображения головы ТАГСАМ, показывающие, что она полна камней и пыли, собранных с Бенну, и что она просачивает материал в космос.
OSIRIS-REx успешно разместит свой образец астероида Бенну в октябре 2020 года.

В августе 2019 года НАСА выбрало четыре последних кандидата на выборку участков под названиями Соловей, Зимородок, Скопа и Песок. 12 декабря 2019 года они объявили, что Nightingale был выбран в качестве основного места для выборки, а Osprey был выбран в качестве резервного. Оба расположены в кратерах, Найтингейл - около северного полюса Бенну, а Оспри - около экватора.

Первоначальные планы НАСА заключались в том, чтобы провести первый отбор проб в конце августа 2020 года; Первоначально запланированное НАСА мероприятие по сбору образцов Touch-and-Go (TAG) было запланировано на 25 августа 2020 года, но было перенесено на 20 октября 2020 года, в 22:13 UTC. 15 апреля 2020 года была успешно проведена первая репетиция сбора образцов на полигоне Соловья. В ходе упражнения OSIRIS-REx находился на расстоянии 65 м (213 футов) от поверхности перед выполнением обратного ожога. Вторая репетиция была успешно завершена 11 августа 2020 года, в результате чего OSIRIS-REx опустился на высоту 40 м (130 футов) от поверхности. Это была последняя репетиция перед сбором образцов, который должен состояться 20 октября 2020 года в 22:13 UTC.

В 22:13  UTC 20 октября 2020 года OSIRIS-REx успешно приземлился на Бенну. НАСА подтвердило с помощью изображений, сделанных во время отбора проб, контакт пробоотборника. Космический корабль приземлился в пределах 92 см (36 дюймов) от места нахождения цели. Образец астероида, который, по оценкам, весил не менее 2 унций (60 граммов), был собран OSIRIS-REx после приземления. После получения изображения головы TAGSAM, НАСА пришло к выводу, что в майларовом клапане, предназначенном для удержания образца, есть камни, из-за которых образец медленно улетает в космос. Чтобы предотвратить дальнейшую потерю образца через закрылки, НАСА отменило ранее запланированный маневр вращения для определения массы образца, а также маневр навигационного торможения и решило убрать образец 27 октября 2020 года, а не 2 ноября 2020 года. как и планировалось изначально, что было успешно завершено. Было видно, что коллекторная головка зависала над SRC после того, как рычаг TAGSAM переместил ее в правильное положение для захвата, а затем коллекторную головку закрепили на захватном кольце в капсуле возврата образца .

Когда 28 октября 2020 года голова была помещена в кольцо захвата капсулы с возвращаемым образцом, космический корабль выполнил «обратную проверку», которая заставила руку TAGSAM выйти из капсулы. Этот маневр предназначен для того, чтобы подтянуть коллекторную головку и обеспечить надежную фиксацию защелок, которые удерживают коллекторную головку на месте. После испытания команда миссии получила телеметрические данные, подтверждающие, что голова должным образом закреплена в капсуле для возврата пробы. После этого, 28 октября 2020 года, сначала необходимо отсоединить две механические части на рычаге TAGSAM - это трубка, по которой газообразный азот подается к головке TAGSAM во время отбора пробы, и сам рычаг TAGSAM. В течение следующих нескольких часов команда миссии приказала космическому кораблю разрезать трубку, которая перемешивала пробу через головку TAGSAM во время сбора пробы, и отделить коллекторную головку от рукава TAGSAM. После того, как команда подтвердила, что эти действия были выполнены, 28 октября 2020 года она приказала космическому кораблю закрыть и запечатать капсулу возврата образцов, заключительный этап процесса хранения образцов образцов Бенну. Чтобы запечатать SRC, космический корабль закрывает крышку, а затем закрепляет две внутренние защелки. Кроме того, при просмотре изображений было замечено, что несколько частиц вышли из коллекторной головки во время процедуры укладки, но было подтверждено, что никакие частицы не будут препятствовать процессу укладки, поскольку команда была уверена, что внутри остается большое количество материала. головы, превышающее необходимое количество, 60 г (2,1 унции), то есть от 60 г (2,1 унции) до 2000 г (71 унция). Образец Бенну надежно хранится и готов к путешествию на Землю. Теперь, когда коллекторная головка надежно закреплена внутри SRC, части образца больше не будут потеряны.

Возврат образца

Команда OSIRIS-REx в настоящее время готовит космический корабль к следующему этапу миссии - обратному путешествию на Землю. 7 апреля 2021 года OSIRIS-REx завершил последний пролет над Бенну и начал медленно удаляться от астероида. 10 мая 2021 года OSIRIS-REx официально покинул астероид Бенну и начал свое двухлетнее путешествие к Земле с образцом астероида.

24 сентября 2023 года возвращаемая капсула OSIRIS-REx должна снова войти в атмосферу Земли и приземлиться под парашютом на испытательном и тренировочном полигоне ВВС штата Юта . Образец будет куратор в НАСА Astromaterials исследований и разведка Наука директорат (ARES) и в Японии внеземного образца Curation центр . Образцы материала с астероида будут распространены ARES среди запрашивающих организаций по всему миру.

Расширенная миссия

Рассматривается расширенная миссия по встрече с околоземным астероидом Апофис в апреле 2029 года, сразу после его сближения с Землей . Профиль миссии будет аналогичен тому, который выполнялся в Бенну, с фазой медленного сближения и сближения перед выходом на орбиту вокруг астероида.

Имя

OSIRIS-REx - это аббревиатура, и каждая буква или комбинация букв относятся к части проекта:

  • O - происхождение
  • SI - спектральная интерпретация
  • RI - идентификация ресурса
  • S - безопасность
  • REx - исследователь реголита

Каждое из этих слов было выбрано для обозначения аспекта этой миссии. Например, буква S, обозначающая безопасность, означает защиту Земли от опасных ОСЗ . В частности, это относится к лучшему пониманию эффекта Ярковского , который изменяет траекторию астероида. Regolith Explorer означает, что миссия будет изучать текстуру, морфологию, геохимию и спектральные свойства реголита астероида Бенну.

Когда его концепция наследия была предложена в программе Discovery в 2004 году, он назывался только OSIRIS, а REx для «Regolith Explorer» использовался описательно, а не как часть названия. Эту миссию также иногда называют New Frontiers 3, поскольку это третья из миссий программы New Frontiers .

Аббревиатура ОСИРИС была выбрана в связи с древним мифологическим египетским богом Осирисом , владыкой подземного мира мертвых. Он был классически изображен как зеленокожий человек с бородой фараона, ноги частично обернуты мумией и носил характерную корону с двумя большими страусиными перьями по бокам. Его имя было выбрано для этой миссии , как астероид Бенну является угрожающей Землей дробилки , по оценкам 1-в-1800 вероятности попадания Земли в году 2170. Rex означает «король» на латыни.

Научные цели

Образец возвратной капсулы в разобранном виде

Научные цели миссии:

  • Верните и проанализируйте образец нетронутого углеродистого реголита астероида в количестве, достаточном для изучения природы, истории и распределения составляющих его минералов и органических соединений.
  • Составьте карту глобальных свойств, химического состава и минералогии примитивного углеродистого астероида, чтобы охарактеризовать его геологическую и динамическую историю и предоставить контекст для возвращенных образцов.
  • Документ текстуры, морфологии, геохимии и спектральные свойства этого реголита на месте отбора проб на месте в масштабах вплоть до миллиметров
  • Измерьте эффект Ярковского (тепловое воздействие на объект) на потенциально опасном астероиде и ограничьте свойства астероида, которые способствуют этому эффекту.
  • Охарактеризуйте комплексные глобальные свойства примитивного углеродсодержащего астероида, чтобы позволить прямое сравнение с наземными телескопическими данными всего населения астероидов.

Телескопические наблюдения помогли определить орбиту 101955 Бенну , околоземного объекта (NEO) со средним диаметром в диапазоне от 480 до 511 м (от 1575 до 1677 футов). Он совершает полный оборот вокруг Солнца каждые 436,604 дня (1,2 года). Эта орбита приближается к Земле каждые шесть лет. Хотя орбита достаточно хорошо известна, ученые продолжают ее уточнять. Критически важно знать орбиту Бенну, потому что недавние расчеты дали кумулятивную вероятность 1 из 1410 (или 0,071%) столкновения с Землей в период с 2169 по 2199 год. Одна из целей миссии - уточнить понимание негравитационных эффектов. (например, эффект Ярковского ) на этой орбите и последствия этих эффектов для вероятности столкновения Бенну. Знание физических свойств Бенну будет иметь решающее значение для понимания будущих ученых при разработке миссии по предотвращению столкновений с астероидами .

Характеристики

3D модель OSIRIS-REx
Инструментальная дека OSIRIS-REx
  • Размеры: длина 2,4 м (7 футов 10 дюймов), ширина 2,4 м (7 футов 10 дюймов), высота 3,15 м (10,3 футов)
  • Ширина с развернутыми солнечными батареями : 6,17 м (20,2 фута)
  • Мощность: две солнечные батареи генерируют от 1226 до 3000 Вт, в зависимости от расстояния космического корабля от Солнца. Энергия хранится в литий-ионных батареях .
  • Силовая установка: основана на гидразиновой монотопливной системе, разработанной для разведывательного орбитального аппарата Mars , несущей 1230 кг (2710 фунтов) топлива и гелия.
  • Капсула для возврата пробы снова войдет в атмосферу Земли для приземления с парашютом. Капсула с заключенными в нее образцами будет извлечена с поверхности Земли и изучена, как это было сделано с миссией « Звездная пыль ».

Инструменты

В дополнение к телекоммуникационному оборудованию космический корабль оснащен набором инструментов для получения изображений и анализа астероида на многих длинах волн, а также получения физического образца для возвращения на Землю. Планетарное общество координировало кампанию по приглашению заинтересованных лиц сохранить свои имена или художественные работы, посвященные исследовательскому духу миссии, на микрочипе, который сейчас находится в космическом корабле.

OCAMS

Набор фотоаппаратов

Пакет OSIRIS-REx Camera Suite (OCAMS) состоит из PolyCam, MapCam и SamCam. Вместе они получают информацию об астероиде Бенну, предоставляя глобальное картографирование, разведку и характеристику места отбора проб, получение изображений с высоким разрешением и записи сбора образцов.

  • PolyCam, телескоп 20 см (7,9 дюйма), получал изображения в видимом свете со все более высоким разрешением при приближении к астероиду и изображения поверхности с высоким разрешением с орбиты.
  • MapCam ищет спутники и дымовые шлейфы. Он отображает астероид в четырех синих, зеленых, красных и ближних инфракрасных каналах, а также сообщает модели о форме Бенну и обеспечивает изображения с высоким разрешением потенциальных участков отбора проб.
  • SamCam непрерывно документирует полученные образцы

ОВИРС

ОВИРС

OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer (OVIRS) - это спектрометр, который отображает минералы и органические вещества на поверхности астероида. Он предоставляет спектральные данные всего диска астероида с разрешением 20 м. Он отображает синего до ближней инфракрасной области спектра, 400-4300 нм , с спектральным разрешением от 7.5-22 нм . Эти данные будут использоваться вместе со спектрами OTES для выбора места отбора проб. Спектральные диапазоны и разрешающая способность достаточны для создания карт поверхности карбонатов , силикатов , сульфатов , оксидов , адсорбированной воды и широкого спектра органических соединений .

ОТЕС

ОТЕС

Термоэмиссионный спектрометр OSIRIS-REx (OTES) предоставляет спектральные карты теплового излучения и локальную спектральную информацию о возможных участках отбора проб в тепловом инфракрасном канале, покрывающем 4–50 мкм, опять же для картирования минеральных и органических веществ. Диапазон длин волн, спектральное разрешение и радиометрические характеристики достаточны для разделения и идентификации силикатов, карбонатов, сульфатов, фосфатов, оксидов и гидроксидных минералов. OTES также используется для измерения общего теплового излучения Бенну в поддержку требования об измерении испускаемого излучения во всем мире.

Основываясь на характеристиках Mini-TES в условиях запыленной поверхности Марса, OTES был спроектирован таким образом, чтобы быть устойчивым к сильному загрязнению оптических элементов пылью.

РЕКСИС

Рентгеновский спектрометр Regolith (REXIS) предоставит карту рентгеновской спектроскопии Бенну для отображения содержания элементов. REXIS - это совместная разработка четырех групп Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвардского университета , с возможностью вовлечения более 100 студентов на протяжении всего процесса. REXIS основан на оборудовании, унаследованном от летной эксплуатации, что сводит к минимуму элементы технического риска, риска, связанного с расписанием, и риска затрат.

REXIS - телескоп с кодированной апертурой для мягкого рентгеновского излучения (0,3–7,5 кэВ), который отображает излучение линии рентгеновской флуоресценции, образованное поглощением солнечного рентгеновского излучения и солнечного ветра с элементами в реголите Бенну, что приводит к локальному рентгеновскому излучению. выбросы. Изображения формируются с разрешением 21  угловая минута (пространственное разрешение 4,3 м на расстоянии 700 м). Визуализация достигается путем корреляции обнаруженного рентгеновского изображения со случайной маской размером 64 × 64 элемента (1,536 мм пикселей). REXIS будет хранить данные о каждом рентгеновском событии, чтобы максимально использовать хранилище данных и минимизировать риск. Эти пиксели будут рассмотрены в 64 × 64 бункеров и диапазон 0.3-7.5 кэВ будут охвачены пять широких полос и 11 узких линий полос. Метка времени с разрешением 24 секунды будет чередоваться с данными события для учета вращения Бенну. Изображения будут реконструированы на земле после ссылки на список событий. Изображения формируются одновременно в 16 энергетических полосах, центрированных на доминирующих линиях обильных элементов поверхности от OK (0,5 кэВ) до Fe-Kß (7 кэВ), а также на репрезентативном континууме. Во время орбитальной фазы 5B, 21-дневной орбиты в 700 м от поверхности Бенну, ожидается в общей сложности 133 события / пиксель астероида / энергетический диапазон ниже 2 кэВ; достаточно, чтобы получить значительные ограничения на содержание элементов в масштабах более 10 м.

11 ноября 2019 года студенты университетов и исследователи, участвовавшие в миссии, случайно обнаружили рентгеновский всплеск от черной дыры MAXI J0637-430, находящейся на расстоянии 30 000 световых лет, во время наблюдения за астероидом с помощью REXIS.

OLA

Лазерный высотомер OSIRIS-REx (OLA) - это сканирующий и лидарный инструмент, который будет предоставлять топографическую информацию высокого разрешения на протяжении всей миссии. Информация, полученная OLA, позволяет создавать глобальные топографические карты Бенну, локальные карты мест отбора проб, ранжирование которых поддерживается другими инструментами, а также поддерживает навигацию и анализ силы тяжести.

OLA сканирует поверхность Бенну через определенные промежутки времени, чтобы быстро нанести на карту всю поверхность астероида для достижения своей основной цели - создания местных и глобальных топографических карт. Данные, собранные OLA, также будут использоваться для разработки сети управления относительно центра масс астероида, а также для улучшения и уточнения гравитационных исследований Бенну.

OLA имеет один общий приемник и два дополнительных узла передатчика, которые повышают разрешение возвращаемой информации. Высокоэнергетический лазерный передатчик OLA используется для измерения дальности и картографирования на расстоянии от 1 до 7,5 км (от 0,62 до 4,66 миль). Передатчик с низким энергопотреблением используется для измерения дальности и получения изображений от 0,5 до 1 км (от 0,31 до 0,62 мили). Частота повторения этих передатчиков устанавливает скорость сбора данных OLA. Лазерные импульсы от передатчиков как с низкой, так и с высокой энергией направляются на подвижное сканирующее зеркало, которое совмещено с полем зрения телескопа приемника, что ограничивает влияние фонового солнечного излучения. Каждый импульс обеспечивает целевую дальность, азимут, высоту, принимаемую интенсивность и временную метку.

OLA финансировалось Канадским космическим агентством (CSA) и было построено MDA в Брамптоне , Онтарио , Канада . OLA был доставлен для интеграции с космическим кораблем 17 ноября 2015 года. Ведущим приборостроителем OLA является Майкл Дейли из Йоркского университета .

ТАГСАМ

Тест TAGSAM arm перед запуском

Система возврата пробы, называемая механизмом отбора проб Touch-And-Go (TAGSAM), состоит из головки пробоотборника с шарнирным рычагом длиной 3,35 м (11,0 футов). Бортовой источник азота поддерживает до трех отдельных попыток отбора проб минимальным общим количеством 60 г (2,1 унции). Контактные площадки также собирают мелкозернистый материал.

Основные особенности инструмента и техники TAGSAM включают в себя:

  • Относительная скорость приближения 10 см / с (3,9 дюйма / с)
  • Контакт в пределах 25 м от выбранного места
  • OCAMS документирует выборку при 1 Гц
  • Соберите образцы менее чем за пять секунд, кольцевая струя прямого азота (N 2 ) псевдоожижает реголит, контактная площадка улавливает образцы с поверхности
  • Проверить сбор пробы путем изменения инерции космического корабля; образец поверхности с помощью изображения головки пробоотборника
  • Головка пробоотборника хранится в капсуле возврата пробы и возвращается на Землю

Сотрудничество с JAXA

Hayabusa2 - это аналогичная миссия JAXA по сбору образцов с околоземного астероида 162173 Рюгу . Он прибыл на астероид в июне 2018 года, улетел в ноябре 2019 года после двух успешных сборов образцов и вернулся на Землю в декабре 2020 года. Спасательная капсула Hayabusa2 повторно вошла в атмосферу Земли и приземлилась в Австралии, как и планировалось, 5 декабря 2020 года. Содержимое образца будет тщательно проанализировано, включая содержание воды, которое даст ключ к разгадке первоначального формирования астероида. Главный модуль "Хаябуса-2" выполняет процедуру поворота, чтобы "подтолкнуть" его к следующему пункту назначения, астероиду 1998KY26. Из-за схожести и совпадения сроков двух миссий (OSIRIS-REx все еще находится в фазе возврата) НАСА и JAXA подписали соглашение о сотрудничестве в области обмена образцами и исследований. Обе группы посетили друг друга: представители JAXA посетили Научно-операционный центр OSIRIS-REx в Университете Аризоны, а члены команды OSIRIS-REx отправились в Японию для встречи с командой Hayabusa2. Команды обмениваются программным обеспечением, данными и методами анализа и в конечном итоге обмениваются частями образцов, которые возвращаются на Землю.

OSIRIS-REx II

OSIRIS-REx II был концепцией миссии 2012 года, чтобы воспроизвести оригинальный космический корабль для двойной миссии, со вторым аппаратом, собирающим образцы с двух лун Марса, Фобоса и Деймоса . Было заявлено, что эта миссия будет как самым быстрым, так и наименее дорогим способом получить образцы с лун.

Галерея

Рассказанная экскурсия по наиболее заметным поверхностям Бенну, увиденная OSIRIS-REx
Взгляды из OSIRIS REx
Система Земля – Луна во время инженерных испытаний (январь 2018 г.)
Первые изображения астероида Бенну (август 2018 г.).
Астероид Бенну на расстоянии 330 км (210 миль) (29 октября 2018 г.)
Земля-Луна (внизу слева) и астероид Бенну (вверху справа) (декабрь 2018 г.)
Капсула возврата образца (SRC) на фоне астероида Бенну (декабрь 2019 г.)
Образец участка "Соловей" до и после пробоотбора.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки