NASA'nın asteroit örnekleme misyonu bu hafta sonu iniş yolunda

 "Uzay aracının yörüngesi ve performansı tam yerinde."

Bilim insanları, asteroit Bennu'nun bu mozaiğini NASA'nın OSIRIS-REx uzay aracı tarafından toplanan görüntüleri kullanarak oluşturdular. Asteroit yaklaşık 1.600 feet (500 metre) çapındadır.

Bir NASA uzay aracı, bu hafta sonu bir asteroide gidiş-dönüş yolculuğunu tamamlayacak ve yabancı bir dünyadan yaşamın oluşumuna dair fikir verebilecek bozulmamış kaya örneklerini geri getirmek için yedi yıllık bir yolculuğun ardından Dünya'ya geri dönecek.

Pazar günü yerel saatle sabah 8:55'te (10:55 EDT veya 14:55 UTC) Utah'a iniş, NASA'nın robotik OSIRIS-REx misyonu için 4,4 milyar mil (7,1 milyar kilometre) gidiş-dönüş yolculuğunu tamamlayacak. Geri dönüş, asteroit örnek kapsülünü güvence altına almak, ülkenin yarısını geçerek Houston'daki Johnson Uzay Merkezi'ndeki NASA tesisine uçurmak ve ardından içindeki ödülü ortaya çıkarmak için onu açmak için koreografisi sıkı bir şekilde belirlenmiş bir dizi olayı harekete geçirecek.

OSIRIS-REx'in, uzay aracını NASA adına inşa eden ve işleten şirket Lockheed Martin'deki program yöneticisi Sandra Freund, "Uzay aracının yörüngesi ve performansı tam yerinde" dedi. "Bennu örneklerini yere sermeden önce yalnızca birkaç adımımız kaldı."

Misyonun Arizona Üniversitesi'ndeki baş araştırmacısı Dante Lauretta, Pazar günkü olayları neredeyse yirmi yıldır hayal ettiğini söylüyor. NASA, 2011 yılında geliştirme için OSIRIS-REx'i seçti ve 2004 yılında Tucson barında bir toplantıyla başlayan yedi yıllık beyin fırtınası, teklifler ve incelemeler döngüsünü sona erdirdi.

Bu toplantıda, Lauretta ve misyonun asıl baş bilim insanı olan ve konseptinin 2011'de NASA desteğini kazanmasından aylar sonra ölen Michael Drake, Lockheed Martin'den bir mühendisle buluştu ve bir asteroitin parçalarını toplayıp eve getirmek için nelerin gerekli olacağının taslağını çıkardılar.

OSIRIS-REx bilim ekibinin lideri Dante Lauretta, 30 Ağustos'ta düzenlenen basın toplantısında bir soruyu yanıtlıyor.

OSIRIS-REx, Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification-Regolith Explorer anlamına gelen bir kısaltmadır. Bu, açıklanacak çok şey var, ancak görevin, bir uzay aracındaki en karmaşık bilim aracının bile çok ötesinde yeteneklere sahip olan araştırma laboratuvarlarında ayrıntılı analizler için asteroit materyalini Dünya'ya geri getirmekle ilgili olduğunu söylemek yeterli.

Drake'in ekibi, 2008 yılında NASA'nın New Frontiers programına OSIRIS-REx görev konseptini önerdi ve ajans finansmanı için diğer gezegen misyonu teklifleriyle yarıştılar. Üç yıl sonra bilim insanları OSIRIS-REx'in yarışmayı kazandığı çağrısını aldı. Lauretta, Drake'in ölümünden sonra görevi devraldı, OSIRIS-REx'in geliştirilmesine ve 8 Eylül 2016'da United Launch Alliance Atlas V roketiyle fırlatılmasına rehberlik etti, ardından uzay aracı asteroide ulaştığında iki buçuk yıllık bilim kampanyasını yönetti. Bennu, yaklaşık olarak küçük bir dağ büyüklüğünde, kayalarla kaplı bir dünya.

Güneş Sisteminin kaotik erken tarihinde, 4,5 milyar yıl önce Güneş hayata geçtikten hemen sonra, yeni doğan yıldızın etrafındaki gaz ve toz diski bir araya toplanmaya başladı; önce toz tanecikleri, sonra yavaş yavaş kar tanesi benzeri parçacıklar oluştu. Asteroitler ve gezegenleri oluşturmak için bir araya geldiler. Bilim insanları Bennu'nun o dönemden kalma bir kalıntı olduğunu düşünüyor.

"Bilimsel araştırmalarımı yönlendiren en büyük soru, yaşamın kökenidir. Yaşam nedir? Nasıl ortaya çıktı? Ve neden Dünya'da meydana geldi?" dedi Lauretta. "Bu asteroitlerin gezegenimizin başlangıcına getirdiği, muhteşem biyosfere, biyolojik evrime ve bugün burada geriye dönüp bakmamıza yol açan yaşam tohumlarının temsilcilerini geri getirdiğimize inanıyoruz. o muhteşem tarih.

Lauretta, "Kelimenin tam anlamıyla, Dünya var olmadan önce oluşan jeolojik materyallere bakıyoruz" dedi. "Ben bunlara, kökenlerimizi ve nereden geldiğimizi gerçekten temsil eden büyükbaba kayaları diyorum."

Lauretta, Pazar günkü inişten sonra asteroit örneklerini selamlamak için uzak Utah çölüne gidecek olan ekibin bir parçası olarak kendini atadı. O ve diğer bilim insanları çöl ortamından toprak ve su örnekleri toplayacak, böylece araştırmacılar Dünya'ya dönüş aracının içinde tutulan asteroit materyalinde herhangi bir kirlenme olup olmadığını bilecekler.

Lauretta, "Bennu'nun bu parçalarını ana gezegenimize selamlamak, onları Johnson Uzay Merkezi'ndeki küratörlük tesisinde karşılamak ve onları koymak üzere olduğumuz maceraya hazırlamak için şahsen orada olmak istedim" dedi.

Buraya yerleştirilmiş video bağlantısını kullanarak dönüşü canlı olarak 10:00 EDT'den (14:00 UTC) izleyebilirsiniz.

1 milyar dolarlık görev, şimdiye kadar Ay'ın ötesinden getirilen dünya dışı materyalin en büyük bozulmamış örneğini eve getirecek. Numuneler, şu anda yaklaşık bir SUV büyüklüğünde bir ana geminin yan tarafına monte edilmiş, yaklaşık 100 pound (46 kilogram) ağırlığındaki zırhlı bir kapsülün içine sıkıştırılmıştır.

Numune taşıyıcı, Pazar günü erken saatlerde OSIRIS-REx ana gemisinden ayrılacak, ardından Dünya atmosferine dalacak ve ABD ordusunun Utah Test ve Eğitim Alanındaki Salt Lake City'nin güneybatısındaki uzak çöle inmek üzere onu yavaşlatmak için bir paraşüt açacak.

Ne geri geliyor?

Bilim insanları numune iade kapsülünün içinde bekleyen hazineden emin değiller. OSIRIS-REx, uzay aracı 20 Ekim 2020'de asteroit Bennu'ya dokun-kalk iniş yaptığında orada olanı yakaladı ve ardından Bennu'nun yüzeyini kaplayan gevşek çakıl benzeri malzemeye bir şişe sıkıştırılmış gaz ateşledi.

Gaz patlaması, kayalık malzemeyi, uzay aracının önüne çıkan robotik bir kolun ucuna tutturulmuş bir numune alma kafasına yönlendirdi. Daha sonra OSIRIS-REx Bennu'dan uzaklaştı. Bilim adamlarının Bennu'nun onlara ters bir atış yaptığını fark etmeleri uzun sürmedi.

Örnekleme alanındaki asteroit malzemesi, araştırmacıların tahmin ettiğinden daha az yoğundu (Dünya üzerindeki tipik bir kayanın yoğunluğunun yaklaşık altıda biri kadar) ve dokun-kalk iniş, uzay aracının etrafına bir parçacık spreyi fırlattı.

Lauretta, örnekleme çalışmasının dinamiklerini, kendinizi çocuk oyun alanındaki top havuzuna düşürmeye benzetiyor. "Bu kelimenin tam anlamıyla, kendi mikro yerçekimi tarafından zar zor bir arada tutulan kaya, çakıl ve kayalardan oluşan bir damlacıktır."

Örnekleme sistemine o kadar çok malzeme girdi ki, sistemin kapağı açıldı ve daha küçük kaya parçaları dışarı doğru yüzmeye başladı.

Bu durum, yer ekiplerinin örnekleme sistemini dönüş kapsülünün içine kapatma planlarını hızlandırarak uzayda daha fazla örneğin kaybolmamasını sağladı. Kapsül, yuva yapan bir oyuncak bebek gibi tasarlandı ve dış tarafında onu Dünya atmosferine yeniden girişin kavurucu sıcaklıklarından korumak için karbon bazlı ablatif bir ısı kalkanı var. Isı kalkanının içinde, OSIRIS-REx robot kolunun ucundan ayrılan aşırı doldurulmuş numune alma kafasını saran numune kabının kendisi bulunur.

OSIRIS-REx numune geri dönüş kapsülünün çapı yaklaşık 32 inçtir (81 santimetre).

Yer ekipleri, kayaların tam yoğunluğuna bağlı olarak yaklaşık 250 gram, muhtemelen bir bardağı doldurmaya yetecek kadar malzeme çıkardıklarını tahmin ediyor. Bu, gerekli numune kütlesinin dört katıdır. Bilim insanları, kutuyu Houston'daki özel bir laboratuvara taşıyıp gelecek hafta açana kadar asteroit örneğinin kesin kütlesini bilemeyecekler.

Bennu, Dünya'ya yakın bir asteroit olarak sınıflandırılıyor çünkü Güneş etrafındaki yörüngesi onu düzenli olarak gezegenimize yaklaştırıyor. Bu, Bennu'yu çekici bir hedef haline getirdi çünkü Dünya'yı tehdit edebilecek asteroit popülasyonunun bir parçası ve oraya ulaşmak ve eve geri dönmek için gereken enerji miktarı açısından OSIRIS-REx'in ulaşması nispeten kolaydı.

Bu asteroitin bilim adamlarını cezbeden bir özelliği daha vardı: Karbon açısından zengin bir dünya. Teleskopik gözlemler bunun organik moleküllerden oluşabileceğini gösterdi. Bennu gibi asteroitler yaşamın bu yapı taşlarını Dünya'ya ulaştırmış olabilir. Lauretta, OSIRIS-REx'teki numune iade kapsülünün içinde bu şeyin olduğunu umuyor. Yakında bundan emin olacak.

Lauretta, "OSIRIS-REx'in temel hedeflerinden biri, bu karbon açısından zengin cisimler tarafından erken Dünya'ya taşınmış olabilecek herhangi bir organik molekülü karakterize etmektir" dedi. "Monomerler dediğimiz şeyi bulacağımızı umuyoruz. Proteinlerimizi oluşturdukları için birçok insanın aşina olabileceği amino asitler gibi çok basit moleküller. Protein takviyeleri alırsanız, genellikle buna dahil olan amino asitlerin listesini görebilirsiniz."

Bennu örneğinin kesin bileşimi ne olursa olsun, malzemenin neredeyse kesinlikle ilkel olduğu ve kömür rengine benzediği, Güneş Sistemi'nin oluşumundan hemen sonra olduğu gibi göründüğü görülüyor.

"Gerçekten heyecan verici olan şey, bu amino asitlerin peptit dediğimiz bir zincir oluşturmak üzere birbirine bağlanmaya başladığına dair herhangi bir kanıt görmemiz olurdu" dedi. "Bu bize yaşamın kökenine doğru protein evriminin gerçekleşmiş olabileceğine dair bazı işaretler verebilir. Bunun bir umut olduğunu söylemek istiyorum. Muhtemelen uzak bir ihtimal ama eğer böyle bir şey keşfedecek olsaydık muhteşem bir bilimsel sonuç olurdu." .”

Bu görüntü serisi, OSIRIS-REx uzay aracının robot kolunun ucundaki örnekleme kafasını, misyonun dokun-ve-git inişinden kısa bir süre sonra gösteriyor. Örnekleyici mekanizmasından kaçan daha küçük parçalar görülebiliyordu.

Örneklerden anında bir "evreka anı" gelmese bile, materyal dünyanın her yerindeki bilim insanlarına dağıtılacak ve her araştırma ekibi örnekleri biraz farklı şekillerde analiz edecek. Örneğin bir kısmı depoda kalacak, böylece daha iyi cihazlarla donatılmış geleceğin bilim adamları, Bennu'nun ödülüne onlarca yıl sonra bakabilecek. Toplam numunenin yaklaşık yüzde 4'ü, OSIRIS-REx'teki bilimsel yüklerden birini sağlayan Kanadalı bilim adamlarına gidecek ve yüzde 0,5'i, o ülkenin Hayabusa 2 misyonundaki ortaklığın takdiri olarak Japon uzay ajansına gidecek. 2020'de farklı bir asteroitten daha küçük bir örnekle Dünya.

Nasıl geri dönüyor?

OSIRIS-REx Pazar günkü inişe doğru ilerliyor. Uzay aracının iticilerinin 17 Eylül'de kısa süreliğine ateşlenmesi, onu Hava Kuvvetlerinin Utah Test ve Eğitim Alanında 250 mil karelik (650 kilometrekarelik) bir bölgeye hedef odaklı iniş yoluna soktu. Bu tesis, Büyük Tuz Gölü Çölü'ndeki Ordunun Dugway Deneme Alanı ile aynı konumdadır.

Görevin Lockheed Martin program yöneticisi Freund'a göre yörüngeyi ayarlamak için daha fazla yanığa gerek yok. Pazar günü erken saatlerde, sabah saat 4 civarında EDT (08:00 UTC), NASA ve Lockheed Martin mühendisleri, örnek dönüş kapsülünün ana gemiden serbest bırakılması için yeşil ışık vermeden önce uzay aracının durumunu son bir kez değerlendirecekler. geri alınamaz.

Ters giden bir şeyler varsa, yetkililerin numune iadesini iptal etme ve OSIRIS-REx'in değerli kargosunu Dünya'ya bırakacak konuma gelmesi için iki yıl daha bekleme seçeneği var.

Ancak Cuma günü itibariyle tüm işaretler, yetkililerin, OSIRIS-REx ana gemisinden ayrıldıktan sonra rotasını değiştirmesinin hiçbir yolu olmayan örnek taşıyıcının serbest bırakılmasına devam edilmesi için "devam" verdiğini gösteriyor. Kapsül serbest kaldığında, Ay'a yaklaşık dörtte bir mesafe uçarken, ana gemi onu Dünya atmosferinin hemen üstüne çıkaracak bir rotaya yönlendirmek için bir yönlendirme manevrası için iticilerini ateşleyecek ve sondayı uzun süre yok olmaktan kurtaracak. 2029'da Dünya'ya yakın bir uçuş yapacak olan Apophis adlı başka bir asteroitle buluşmak üzere genişletilmiş bir görev.

Bu sanatçının çizimi, OSIRIS-REx uzay aracının, örnek dönüş kapsülünü bıraktıktan yaklaşık 20 dakika sonra Dünya ile çarpışma rotasından uzaklaşmak için iticileri ateşlediğini gösteriyor.

Ardından, numune kapsülünün 27.650 mil/saat (saniyede 12,3 kilometre) hızla atmosferin en üst kenarlarına çarpması için yaklaşık dört saatlik bir bekleme süresi var. Aerodinamik direnç, ısı kalkanının dışındaki sıcaklıkların Güneş yüzeyinin yarısı kadar sıcak olan 5.000 Fahrenheit dereceye kadar yükselmesine neden olacaktır. Aynı zamanda atmosferdeki yavaşlama, Kaliforniya, Nevada ve Utah üzerinden batıdan doğuya doğru Dünya'ya düşerken devasa bir 32 G'ye ulaşacak.

Pille çalışan numune kapsülünün içindeki bir ivmeölçer, atmosfere çarptığını algılayacak ve yaklaşık iki dakika sonra bir paraşüt paraşütü açma komutunu göndermek için bir zamanlayıcı başlatacak. Daha sonra, 24 fit çapındaki (7,3 metre) ana paraşüt, kapsülü 10 ila 11 mil / saat (saatte yaklaşık 17 kilometre) gibi nispeten hafif bir iniş hızına yavaşlatmak için yaklaşık 5.000 fit (1.500 metre) yükseklikte açılacak.

Askeri bölgeden gönderilen çok sayıda kurtarma helikopteri, yaklaşmanın güvenli olduğundan emin olmak için kapsülün üzerinde uçacak. Daha sonra Lockheed Martin teknisyenleri aracı emniyete alacak, Teflon torbalara saracak ve onu yakındaki bir temiz oda tesisine taşımak üzere helikopterlerden birinin altına asılan bir güvenlik ağına koyacak. Uzmanlar bu noktada kapsülün aerodinamik kabuğunu çıkaracak (Utah'taki iniş sahasındaki son yağmurlar nedeniyle çamurla kaplanmış olabilir) ve numune kutusunu, karasal kirletici maddelerden arınmış kalmasını sağlamak için bir nitrojen gazı akışının altına koyacak.

İşte Pazar günkü etkinliklerin takvimi:

• 6:42 EDT (10:42 UTC): OSIRIS-REx numune dönüş kapsülünü serbest bırakır

• 07:02 EDT (11:02 UTC): OSIRIS-REx uzay aracı, uzatılmış göreve devam etmek için yönlendirme manevrası yapıyor

• 10:42 EDT (14:42 UTC): Örnek dönüş kapsülü Dünya atmosferine giriyor

• 10:43 EDT (14:43 UTC): 5.000 Fahrenheit derecenin üzerinde en yüksek ısınma

• 10:44 EDT (14:44 UTC): Drogue paraşütü yüzeyden 102.300 fit (31,2 kilometre) yükseklikte açılıyor

• 10:45 EDT (14:45 UTC): OSIRIS-REx ana gemisi Dünya'nın 484 mil (779 kilometre) üzerinde süzülüyor

• 10:50 EDT (14:50 UTC): Ana paraşüt yüzeyden 5.050 fit (1.539 metre) yükseklikte açılır

• 10:55 EDT (14:55 UTC): Örnek iade kapsülü Utah'a iner

NASA tarafından hazırlanan aşağıdaki animasyon, Pazar günkü asteroit numunesi dönüşü sırasında neler beklenebileceğine dair bir fikir veriyor.

Güvenli bir şekilde Dünya'ya indiğinde, OSIRIS-REx yer ekibi kutuyu Pazartesi günü en kısa sürede ABD askeri kargo uçağıyla Utah'tan Houston'a uçmak üzere hazırlayacak. NASA'nın Johnson Uzay Merkezi'ndeki özel olarak inşa edilmiş süper temiz kürasyon tesisine vardıktan sonra, bilim adamları kapağı açacak ve muhtemelen önümüzdeki hafta bir zamanda Bennu'nun parçalarını ele geçirecekler.

Asteroit materyalini ele geçirmek elbette bir mecaz. Houston'daki bilim adamları temiz oda önlükleri giyecekler ve asteroit örnekleriyle yalnızca torpido gözü aracılığıyla çalışacaklar. Asteroit çakıllarını titizlikle kataloglayıp sıralayacaklar ve dünya çapında 200'den fazla araştırmacıya gönderecekler. Araştırmacılar, örnekleri inceleyecek ve önümüzdeki birkaç ay içinde yayınlanmak üzere hakemli bilim makaleleri yazmaya başlayacaklar.

Ama Houston'da içeride ne olduğunu analiz etme konusunda ilk adımı atacak bir ekip var. Misyon yetkilileri, kapak açıldıktan hemen sonra erişilebilecek bir miktar toz veya gevşek malzeme bulunabileceğine inanıyor; bunlar, belki de Ekim 2020'de numune alma ünitesinden sızdığı görülen malzemeler olabilir.

"Kutuyu açtığımız anda gözle görülür herhangi bir toz, ki bu 26 Eylül gibi erken bir tarih olabilir, bir örnek mendil alınacak ve bu malzeme hemen Johnson Uzay Merkezi'nde hazır bulunan hızlı inceleme analiz ekibine teslim edilecek. " dedi Lauretta.

Örnek geri dönüş kapsülünün bir eğitim modeli, NASA'nın OSIRIS-REx misyonundan numune geri dönüş kapsülünün alınmasına hazırlık amacıyla yapılan bir düşürme testi sırasında görülüyor.

Bu adımlardan herhangi biri sırasında bir şeyler ters gidebilir. Paraşütün açılma sahnesi Lauretta'nın biraz gerginlik hissedeceğini söylediği anlardan biri.

"Paraşütün açıldığını görür görmez, bunu başardığımızı anlayacağım" dedi. "O noktada, sanırım her şey oradan yokuş aşağı. Provasını yaptığımız her şey, onu sahadan çıkarmak, temiz odaya götürmek, uçağa bindirmek, küratörlük laboratuvarına götürmek. Bu noktada geriye sadece eğlence, oyun ve örnek bilim kalıyor."

OSIRIS-REx'teki örnek kapsül, NASA'nın 2006 yılında bir kuyruklu yıldızın saçından alınan toz örnekleriyle başarıyla Dünya'ya dönen Stardust görevinde kullanılanla neredeyse aynı. Ancak Genesis adı verilen başka bir NASA numune iade misyonu, 2004 yılında Dünya'ya geri döndüğünde güneş rüzgarından gelen parçacıklarla krater oluşturdu. Paraşütleri hiç açılmadı ve kapsül, Utah çölüne çarptığında parçalandı. Özenli bir çabanın ardından bilim insanları, görevden bazı bilimleri kurtarmayı başardılar.

Ufukta bir potansiyel engel daha var. Kongre yeni bütçeyi geçirmezse ve Başkan Biden bütçeyi 1 Ekim gece yarısına kadar imzalamazsa federal hükümet kapatılabilir. Washington'daki yoğun siyasi çekişmelerle birlikte bu durum giderek daha olası görünüyor.

NASA'nın gezegen bilimi bölümü başkanı Lori Glaze, önümüzdeki ay hükümetin kapatılması durumunda asteroit örneğini analize hazırlamak için gereken bazı adımların "muhtemelen gecikeceğini" söyledi.

"Öncelikle bu örneğin güvenli olduğundan ve risk altında olmadığından emin olacağız" dedi. "25 Eylül'de Johnson Uzay Merkezi'ne döndükten sonra bunun için zamanımız var. Örnek 4 milyardan fazla bekledi" İnsanların bunu incelemesi yıllar alacak ve eğer biraz daha uzun sürerse, sanırım iyi olacağız.”