Asteroida Bennu: udane przyziemienie – ale misja zwrotu próbek dopiero się rozpoczęła

Relief wyraźnie pokazał się na twarzach zespołu naukowców i inżynierów NASA, gdy powiedziano im: „Touchdown is complete”. Kilka sekund później rozległy się brawa za „back away burn complete”. Najbardziej niebezpieczna część misji dobiegła końca – i najwyraźniej zakończyła się sukcesem, choć na informacje o skali sukcesu będziemy musieli poczekać jeszcze kilka dni.

OSIRIS-REx (for Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer)) został wystrzelony we wrześniu 2016 roku, docierając do swojej docelowej planetoidy 101955 Bennu w grudniu 2018 roku. Celem misji było scharakteryzowanie asteroidy, a następnie sprowadzenie jej części do badań na Ziemi.

Sonda kosmiczna spędziła dwa lata okrążając Bennu, wykonując szczegółowe mapy jej powierzchni, ucząc się jak najwięcej o asteroidzie przed kolejną fazą misji: poszukiwaniem bezpiecznego miejsca do lądowania. A raczej nie wylądować, ale wykonać bardzo szybką wizytę „touch-and-go” na powierzchni – gdzie zebrałaby fragmenty materiału do powrotu na Ziemię. To właśnie zakończenie manewru „touch-and-go” wywołało oklaski i wiwaty w kontroli misji.

Dlaczego Bennu? I skąd ta ulga? Przecież to nie jest pierwsza asteroida, którą odwiedził statek kosmiczny – i nie jest to pierwsze małe ciało, na którym wylądowano. Ten rekord należy do statku kosmicznego NEAR, który dokonał kontrolowanego lądowania na asteroidzie 433 Eros w 2001 roku. I wciąż pamiętam emocje w pokoju kontrolnym, gdy Philae wylądował na komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko w 2014 roku.

Ulga była dlatego, że Bennu jest mały – tylko około 500 metrów średnicy – fakt, który był znany, gdy został wybrany jako cel. Ale ma dziwny kształt i jest aktywny – dwie rzeczy, o których nie wiedziano. Wygląda trochę jak staromodny wirujący wierzchołek, lub nieoszlifowany diament, spiczasty na górze i na dole i grubszy w środku. Ponieważ jest tak mała, założono, że Bennu będzie spokojna – nie będzie, na przykład, zachowywać się jak kometa i wyrzucać eksplozji gazu i skał.

Ale ponieważ nic w Układzie Słonecznym nie jest proste, kiedy OSIRIS-Rex zbliżył się do Bennu, odkrył, że asteroida wyrzucała małe ilości materiału ze swojej powierzchni. Cząstki miały mniej niż centymetr średnicy, a większość z nich lądowała z powrotem na asteroidzie – generalnie bliżej równika niż biegunów, która z czasem zmieniła swój kształt.

Jedną z konsekwencji aktywności – tłumaczonej zmianami temperatury łamiącymi większe głazy i rozbijającymi skały – jest to, że powierzchnia Bennu jest całkowicie pokryta gruzem, znacznie bardziej niż się spodziewano. To utrudniło wybór miejsca na pobranie próbek.

Sekrety Układu Słonecznego

Bennu jest asteroidą bliską Ziemi – ma jedną na 2700 szansę na zderzenie z Ziemią za około 170 lat. Uważa się również, że jest bogata w związki organiczne, które mogły zasiać Ziemię, aby umożliwić powstanie życia.

Innym zaskakującym odkryciem, które pochodzi z kampanii mapowania było to, że Bennu był nie tylko bogaty w minerały ilaste, ale że żyły węglanu były obecne. Glina i węglany wymagają wody – dużo wody – więc te minerały musiały się uformować, gdy Bennu była częścią większej asteroidy. Obecnie nie ma tam bieżącej wody, ale pod powierzchnią mogą znajdować się małe kieszenie lodu. Podczas gdy ten lód nie zostanie zebrany przez OSIRIS_Rex, efekty działania wody powinny być widoczne w zebranym materiale.

Badanie tych materiałów pomoże nam zrozumieć prymitywny pył, z którego wyrósł Układ Słoneczny, oraz zakres obecnych w nim związków organicznych. To również powie nam o fizycznych właściwościach czegoś, co może uderzyć w Ziemię, potencjalnie pomagając nam to zatrzymać.

Zawsze miało być trudno zebrać materiał z powierzchni – jakakolwiek próba lądowania byłaby mało prawdopodobna, aby się udała, ponieważ niskie przyciąganie grawitacyjne Bennu nie chwyciłoby lądownika i nie utrzymało go w miejscu. Lądownik odbiłby się od niej, wracając w przestrzeń kosmiczną. Dlatego NASA zastosowała podejście „touch-and-go” – statek kosmiczny zbliżył się do asteroidy bardzo powoli, zawisł zaledwie metr lub więcej od jej powierzchni, podczas gdy ramię zostało wyciągnięte, aby dotknąć powierzchni w celu zebrania próbki.

Zrobił to poprzez dmuchnięcie strumienia azotu na powierzchnię, który był wystarczająco silny, aby wrzucić materiał do pojemnika zbierającego. Powolne zbliżanie się do powierzchni zajęło kilka godzin, podczas gdy operacja zbierania materiału trwała kilka sekund. Zbieranie dobiegło końca, a statek kosmiczny wycofał się – stąd ulga w kontroli misji na wiadomość „wycofać się, spalanie zakończone”, pokazującą, że OSIRIS-Rex oddala się od powierzchni.

Nie wiemy jeszcze, ile materiału trafiło do pojemnika – i nie dowiemy się tego, dopóki nie dotrze on z powrotem na Ziemię we wrześniu 2023 roku. Może to być 60 gramów – co jest celem – a może to być nawet kilogram. Jeszcze w tym tygodniu zostanie podjęta próba sprawdzenia, jak zmienił się moment bezwładności statku kosmicznego – jego jednostajny ruch po linii prostej – co powinno dać pierwsze przybliżenie zebranej ilości.

Po powrocie na Ziemię próbka zostanie przeanalizowana przez międzynarodowy zespół naukowców, którzy zmierzą wszystkie aspekty składu i struktury materiału, zwłaszcza zawartość substancji organicznych i wody w glebie.

To właśnie wtedy uzyskamy odpowiedzi, które powiedzą nam o naszym własnym pochodzeniu, tak samo jak o pochodzeniu asteroidy Bennu.

Dedykuję tę pracę pamięci profesora Michaela J. Drake’a, przyjaciela i kolegi. Był on pierwotnym pomysłodawcą misji, która ostatecznie stała się OSIRIS-REx, ale zmarł we wrześniu 2011 roku, zanim doczekał się jej rozpoczęcia.

.