Астрономия

OSIRIS-REx: «Хвать и бежать»

NASA/Chandra X-Ray Observatory

20 октября 2020 года космический аппарат NASA наконец-то ухватил некоторое количество грунта с астероида Бенну и начал свой непростой путь на Землю. Давайте вспомним, каковы были цели, и разберемся, каковы предварительные итоги миссии.

Для начала нужно сказать, что OSIRIS-REx — третий аппарат программы NASA New Frontiers («Новые рубежи»). Это программа средних по стоимости миссий, ценой около миллиарда долларов.

Помимо нее в американском агентстве существует еще две «длинных» программы. К более дорогой, Flagship, из ныне работающих аппаратов относятся, например, марсоход Curiosity и сатурнианский Сassini. Менее дорогую программу, Discovery, представляет отработавший на орбитах вокруг Цереры и Весты аппарат Dawn.

Первые две миссии New Frontiers хорошо известны. В 2015 году главную свою задачу выполнил аппарат New Horizons, который впервые в истории человечества увидел Плутон с близкого расстояния, а потом изучил далекую Ультиму Туле одновременно с выходом OSIRIS-REx на рекордную орбиту (эти события произошли в новогоднюю ночь 2018/2019 годов).

В июле 2016 года к выполнению своей основной миссии приступил аппарат Juno, долетевший до Юпитера. Он уже не раз радовал нас потрясающими пейзажами этой гигантской планеты.

А вот третья миссия была нацелена на объект, крошечный даже по сравнению с Плутоном, — небольшой астероид Бенну.

Аппарат стартовал 8 сентября 2016 года и начал сближение с астероидом в августе 2018-го. 3 декабря аппарат уже был на устойчивой орбите высотой в 19 километров, которая уменьшилась до 1,75 километра в самом конце того же года.

Цель для OSIRIS-REx открыли совсем недавно. 11 сентября 1999 года полукилометровый объект (более точный радиус — 262 метра), названный 1999 RQ36, был открыт в рамках поиска потенциально опасных для Земли близких астероидов. На то время все изображения астероида, которые были у нас, были радарными и лишь приблизительно показывали его форму.

Астероид Бенну

NASA

В 2013 году его назвали Бенну — в честь птицы, ставшей символом воскресения Осириса. Считается, что в интервале между 2169 и 2199 годами есть вероятность того, что он все-таки упадет на Землю. Вероятность, впрочем, небольшая — 1:4000.

Как это часто водится у зарубежных ученых, OSIRIS-REx — это не просто «царь Осирис», это аббревиатура. Она означает «Происхождение, спектральная интерпретация, поиск полезных ископаемых, безопасность и изучение реголита (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer).

Эта аббревиатура достаточно полно описывает все задачи, которые входят в миссию. На самом деле, это не только прояснить историю происхождения околоземных астероидов и привезти образцы грунта общей массой как минимум 60 граммов при помощи специальной «руки» TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism). Среди важнейших задач миссии — выяснить, будут ли подобные околоземные астероиды в будущем пригодны для рентабельной разработки полезных ископаемых на них, а также узнать все тонкости флуктуаций орбиты за счет так называемого эффекта Ярковского — появления слабого реактивного импульса за счет теплового излучения от нагревающейся днем и остывающей ночью поверхности астероида.

Кроме «руки» для забора проб TAGSAM аппарат оборудован большим количеством научных инструментов:

Блок камер OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite), состоящий из трех оптических инструментов:

PolyCam, камера с телеобъективом для съемки с дальнего расстояния и в деталях. MapCam, камера для съемки поверхности астероида в четырех спектральных диапазонах. SamCam, которая снимала сам процесс забора проб.

OLA — OSIRIS-REx Laser Altimeter — блок лазерных дальномеров.

REXIS — Regolith X-ray Imaging Spectrometer — рентгеновский спектрометр, который предназначен для дистанционного изучения состава реголита поверхности астероида.

OVIRS — OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer — спектрометр, который строил карту расположения неорганических и органических веществ на поверхности астероида.

OTES — OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer — спектрометр, работающий в дальней ИК-области спектра (4–50 мкм).

В марте — апреле 2019 года станция вела наблюдения по программе Detailed Survey: Baseball Diamond, задачами которой являлись построение 3D-модели астероида при помощи лидара OLA и карт поверхности при помощи бортовых камер MapCam и PolyCam.

Данные показали, что поверхность астероида покрыта в основном валунами. На некоторых из них можно наблюдать трещины и следы отслаивания породы, что может быть следствием космического выветривания, экстремальных температур или сильных ударов. Самый крупный из валунов достигает 52 м и получил название «Валун № 1».

К июню 2019 года завершился второй этап исследований — миссия Detailed Survey: Equatorial Stations, задача которой заключалась в поиске места, пригодного для забора грунта. Помимо прочего, станция картографировала поверхность, вела спектрометрический анализ и фиксирует пыль и газовые шлейфы астероида Бенну. Научная команда миссии отобрала четыре потенциальных места для соприкосновения с астероидом.

Кандидаты для мест отбора проб

NASA

20 октября автоматическая межпланетная станция OSIRIS-REx провела операцию по сбору грунта с поверхности Бенну, называвшуюся «Touch-And-Go» (TAG). Теперь OSIRIS-REx начал свое путешествие обратно на Землю, чтобы доставить образцы в сентябре 2023 года.

Забор грунта

NASA

В 13:50 космический зонд сошел с орбиты астероида и начал четырехчасовой спуск к его поверхности, на высоте 125 м он нацелился на место сбора проб и запустил двигатели, чтобы замедлить падение и соответствовать вращению астероида. Далее последовал сложный 11-минутный маневр обхода камня размером с двухэтажный дом, после которого OSIRIS-REx успешно коснулся поверхности в кратере Найтингейл в северном полушарии Бенну. Для сбора образцов он использовал трехметровую роботизированную руку TAGSAM, а также выпускал азот, который должен был поднять пыль и мелкие камни с поверхности астероида.

OSIRIS-REx теряет собранный грунт

NASA

Правда, двумя днями позже стали понятны две вещи. Во-первых, судя по всему, аппарат смог взять сильно больше 60 граммов грунта, возможно, ближе к оптимистичному прогнозу в два килограмма, а во-вторых, похоже, крупные частицы не позволили герметично закрыть зазор в принимающем устройстве, и сейчас OSIRIS-REx медленно теряет грунт. Посему пока что пришлось отменить маневр, предшествующий уходу на возвратную траекторию. Что будет дальше — покажут ближайшие дни. В любом случае, возвращение капсулы с грунтом намечено на 24 сентября 2023 года.