Misja OSIRIS-REx powoli chyli się ku końcowi. Jest to misja typu sample-return, czyli taka, która zbiera próbki gruntu z innego ciała niebieskiego i dostarcza je na Ziemię. Nie jest ona pierwszą tego typu misją NASA — tą byłaby misja Apollo 11, która przywiozła na Ziemię aż 22 kilogramy regolitu księżycowego. Jest natomiast pierwszą amerykańską misją, która dostarczy na naszą planetę próbki z nieco mniejszego ciała, czyli asteroidy Bennu.

Geneza misji

Wszystko zaczęło się już 2004 roku, gdy naukowcy z Uniwersytetu Arizona wymyślili nową misję, która miała być częścią programu Discovery. Za stworzenie nazwy misji odpowiadał główny badacz z Uniwersytetu Arizony, Dante Lauretta. Zastanawiał się on i wypisywał wszystkie cele i aspekty misji i tak się złożyło, że pierwsze litery niektórych z nich układały się w słowo OSIRIS, czyli po angielsku Ozyrys, które jest imieniem egipsko boga podziemi. Jako że profesor Lauretta, jak podaje jego współpracownik Michael Drake, jest miłośnikiem mitologii, wybraną nazwą została właśnie OSIRIS – Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security.

Dodatkowa część nazwy, czyli REx (Regolith Explorer), została dodana dopiero po wygraniu przez projekt misji OSIRIS konkursu NASA na trzecią misję programu New Frontiers. Z tego powodu nie była ona już częścią programu Discovery, lecz miała za to o wiele większe dofinansowanie, a co za tym idzie, prace nad misją posuwały się do przodu w znacznie szybszym tempie.

Dlaczego Bennu?

Asteroida Bennu była zdecydowanie najlepszym kandydatem do misji OSIRIS-REx. Jest ku temu wiele powodów. Każdy z nich wiąże się z pewnym członem nazwy misji. Pierwszy człon, czyli Origins, co znaczy początki, nawiązuje do tego, że planetoida ta jest czymś w rodzaju kapsuły czasu, dlatego że w przeciwieństwie do większości ciał Układu Słonecznego, pozostała nienaruszona od jego początków. Pozwoli nam ona poznać tajniki powstawania Układu Słonecznego.

NASA/Goddard/University of Arizona

Zdjęcie asteroidy Bennu zrobione przez misję OSIRIS-REx w 2018 roku

Drugi i trzeci człon, Spectral Interpretation i Resource Identification, są ze sobą silnie powiązane — oba odnoszą się do badania wyjątkowego składu Bennu, który zawiera m.in. związki organiczne. Ponadto drugi człon wspomina o metodzie badania tejże asteroidy, czyli spektrometrii masowej. Czwarty człon, Security, dotyczy dbania o nasze bezpieczeństwo — asteroida Bennu znajduje się na orbicie, która momentami pokrywa się z ziemską, przez co występuje malutkie prawdopodobieństwo kolizji. To prawdopodobieństwo może wzrosnąć w wyniku tzw. Efektu Jarkowskiego, w wyniku którego planetoida może minimalnie zmieniać swoją orbitę. Z tego powodu kluczowe jest zbadanie tego efektu i poznanie dokładnej orbity Bennu.

Przyrządy pomiarowe OSIRIS-REx

Sonda OSIRIS-REx ma na pokładzie wiele zróżnicowanych urządzeń, którymi badała asteroidę Bennu. Pierwszymi z nich są POLYCAM, MAPCAM i SAMCAM, czyli kamery, które odpowiadają za znaczną większość zdjęć zrobionych przez sondę w świetle widzialnym. Jednakże różnią się od siebie znacznie, gdyż każda z nich służy do robienia zdjęć z różnych dystansów — POLYCAM z daleka, MAPCAM ze średnich odległości, a SAMCAM z małych.

Kamera POLYCAM miała przede wszystkim za zadanie jako pierwsza zlokalizować Bennu już z odległości dwóch milionów kilometrów i zidentyfikowanie potencjalnych niebezpieczeństw na drodze. MAPCAM, jak sama nazwa wskazuje, mapowała asteroidę i robiła jej zdjęcia, co pozwoliło na stworzenie mapy topograficznej jej powierzchni. Ponadto kamera ta szukała małych naturalnych satelitów obiegających Bennu. Z kolei SAMCAM, czyli najmniejsza z trzech kamer, miała tylko jedno, ale za to bardzo ważne zadanie, jakim było zweryfikowanie zdobycia próbek gruntu przez OSIRIS-REx.

NASA/University of Arizona

Następnym z przyrządów jest OLA, czyli OSIRIS-REx Laser Altimeter. Zadaniem tego urządzenia było skonstruowanie trójwymiarowej mapy kształtu Bennu, co pozwoliło naukowcom nadzorującym misję wybrać dogodne miejsce na zdobycie próbek gruntu. Mechanizm ten został stworzony przez Kanadyjską Agencję Kosmiczną, która w zamian otrzyma część zdobytych z asteroidy próbek.

Dwa kolejne przyrządy, czyli OTES i OVIRS, miały za zadanie zbadanie składu Bennu. OTES, OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer, pod kątem związków nieorganicznych, a OVIRS, OSIRIS-REx Visible and Infrared Spectrometer, związków organicznych i wody. Ponadto OTES mierzył również temperaturę Bennu. Oprócz tych dwóch był jeszcze trzeci przyrząd, Regolith X-Ray Imaging Spectrometer, który skupił się na badaniu regolitu znajdującego się na powierzchni planetoidy.

Jednakże najważniejszą rolę miał zarazem największy przyrząd na pokładzie OSIRIS-REx, czyli TAGSAM. Zbudowany przez Lockheed Martin na zlecenie NASA, tak zwany Touch-and-Go Sample Arm Mechanism, miał za zadanie zebranie próbki regolitu z Bennu. Musiał on być niezwykle szybki, ponieważ manewr TAG, w czasie którego TAGSAM miał zebrać próbki, polegał na dotknięciu planetoidy na zaledwie kilka sekund i szybkim wydostaniu się z powrotem na jej orbitę.

NASA/Lockheed Martin Corporation

TAGSAM

Przebieg misji

OSIRIS-REx rozpoczęła swoją przygodę na pokładzie rakiety Atlas V 8 września 2016 na legendarnym przylądku Canaveral. Start odbył się bez komplikacji i po 55 minutach od startu sonda oddzieliła się od rakiety i wysunęła panele słoneczne, rozpoczynając podróż do asteroidy Bennu. W czasie następnych dwóch lat OSIRIS-REx, korzystając z manewrów asysty grawitacyjnej i korekcyjnych odpaleń silnika, coraz bardziej zbliżała się do celu. W sierpniu 2018 roku udało się sondzie zrobić pierwsze zdjęcia Bennu. Na orbitę planetoidy OSIRIS-REx dotarła  już 3 grudnia tego samego roku, po czym rozpoczęła badania.

NASA/Goddard/University of Arizona

Pierwsze zdjęcie asteroidy Bennu zrobione przez POLYCAM, z odległości dwóch milionów kilometrów

Następne dwa lata OSIRIS-REx spędziła na badaniu asteroidy Bennu wszystkimi urządzeniami, jakie znajdowały się na jej pokładzie, przesyłając dane te do Centrum Lotów Kosmicznych imienia Roberta H. Goddarda, które miało za zadanie wybrać miejsce krótkiego lądowania sondy. Jednakże od razu po przesłaniu pierwszej części danych przez OSIRIS-REx, naukowcy z NASA zorientowali się, że badania topograficzne asteroidy nie zgadzają się z poprzednimi obserwacjami z Ziemi. Okazało się, że planetoida ta jest prawie w całości pokryta niebezpiecznymi głazami, w przeciwieństwie do gładkiej powierzchni, której naukowcy się spodziewali.

Te nowe odkrycia zdecydowanie skomplikowały wybór miejsca na lądowanie sondy, jednakże po pewnym czasie naukowcy trafili w dziesiątkę: znaleźli krater, który nazwali Nightingale. Jest on stosunkowo nowy, a co za tym idzie, nie ma w nim niebezpiecznych głazów, które przeszkadzałaby w lądowaniu. Co ważniejsze, regolit, który się tam znajduje, był wcześniej zakopany pod powierzchnią planetoidy, co znaczy, że jest on starszy, niż gdziekolwiek indziej na powierzchni Bennu.

W tym samym czasie doszło do kolejnej niespodzianki dla naukowców w NASA. Mianowicie przyrząd REXIS, który badał Bennu w spektrum promieniowania rentgenowskiego, zaobserwował kątem oka emisję takiego promieniowania z miejsca w przestrzeni, w którym według katalogów obiektów NASA nic nie było. Jednakże po skontaktowaniu się z innymi agencjami kosmicznymi okazało się, że obiekt zaobserwowany przez REXIS to rentgenowski układ podwójny (czyli taki, który zawiera czarną dziurę lub gwiazdę neutronową i gwiazdę ciągu głównego), odkryty zaledwie tydzień wcześniej przez japoński teleskop MAXI.

NASA/Goddard/University of Arizona/MIT/Harvard

Emisja promieniowania rentgenowskiego zaobserwowana przez REXIS

Po około roku od wybrania miejsca lądowania, 20 października 2020 roku, OSIRIS-REx rozpoczęła manewr TAG i na 6 sekund znalazła się na powierzchni asteroidy Bennu. Tak jak planowano, od razu po wylądowaniu sonda odpaliła silniki, by powrócić na orbitę planetoidy. Wszystko odbyło się pomyślnie i OSIRIS-REx wypełniła najważniejszy cel swojej misji, jakim było zebranie co najmniej 60 gramów regolitu z Bennu. Dwa lata później, w 2022 roku, doszło do największej niespodzianki dla naukowców zajmujących się tą misją: po przeanalizowaniu danych z manewru TAG okazało się, że zewnętrzna warstwa asteroidy jest niezwykle rzadka i gdyby sonda OSIRIS-REx nie odpaliła od razu silników, najpewniej zapadłaby się pod powierzchnię Bennu i misja zakończyłaby się katastrofą.

NASA/Goddard/University of Arizona

Manewr TAG

Dnia 7 kwietnia 2021 roku sonda OSIRIS-REx zakończyła swoją przygodę z asteroidą Bennu, rozpoczynając dwuipółletnią podróż powrotną na Ziemię. Jej powrót zbliża się wielkimi krokami i jest zaplanowany na 24 września 2023 roku. Mimo że jest to koniec misji OSIRIS-REx, sama sonda ma jeszcze długą drogę przed sobą — po oddzieleniu się na orbicie okołoziemskiej od kapsuły zawierającej próbki z Bennu, sonda stanie się częścią misji OSIRIS-APEX, czyli OSIRIS-APophis EXplorer i rozpocznie 6-letnią podróż do asteroidy Apophis.

Korekta – Matylda Kołomyjec