Бенну является частью обломков, оставшихся после образования Солнечной системы, и достаточно чист, чтобы содержать ключи к разгадке той самой ранней истории. OSIRIS-REx — что означает «Происхождение», «Спектральная интерпретация», «Идентификация ресурсов», «Security-Regolith Explorer» — подробно изучит Бенну и соберет образец для отправки на Землю для углубленного анализа. Миссия также изучит, как давление солнечного света влияет на путь этого путешествующего астероида.
«Я хотел бы сказать, что первое, что делает исследователь, достигнув новой земли, — это начинает делать карты», — сказал Эд Бешор, заместитель главного исследователя OSIRIS-REx в Университете Аризоны в Тусоне.Для OSIRIS-REx отображение критически важно.
Это одна из основных научных целей и неотъемлемая часть работы космических кораблей. Космический корабль проведет год в полете в непосредственной близости от Бенну — его пять инструментов будут отображать астероид, документировать его бугристую форму и исследовать его химические и физические свойства.Эта информация будет использована для создания четырех карт верхнего уровня для определения места, где будет собираться образец. Эти карты будут указывать, какие участки наиболее ценны с научной точки зрения, где космический корабль может безопасно коснуться астероида, где навигация может доставить космический корабль и где есть достаточно рыхлой породы, которую можно собрать.
Для начала будет выбрано около десятка потенциальных участков отбора проб. После того, как этот список будет рассеян, разведывательные карты предоставят подробные изображения нескольких оставшихся кандидатов. Позже, после отбора проб, команда уточнит некоторые карты, чтобы обеспечить контекст для лабораторного анализа материала и помочь в будущих исследованиях астероидов.«Каждая карта объединяет различные типы данных, чтобы ответить на независимый вопрос», — сказала Люси Лим, научный сотрудник проекта OSIRIS-REx в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Одна карта верхнего уровня будет иметь дело с безопасностью космического корабля. Команда должна убедиться, что OSIRIS-REx не столкнется с опасностями, когда он приближается к Бенну и выполняет свой маневр касания и бега (TAG). Механический рычаг, который функционирует как пого-палка, будет выходить из космического корабля.
Космический аппарат будет медленно приближаться к астероиду, пока головка образца на конце руки не «поцелует» поверхность. Затем OSIRIS-REx удалится от астероида.Целевая область для TAG будет представлять собой круг размером 164 футов (50 метров) в поперечнике.«Мы должны иметь возможность с высокой степенью уверенности сказать, что космический корабль будет в безопасности, если он коснется поверхности в любом месте в пределах этого круга», — сказал Дэвид Лоренц, руководитель OSIRIS-REx TAG в Годдарде.
Чтобы определить это, команда изучит наклон ландшафта, показания температуры и то, исходят ли от астероида шлейфы вещества. Еще одним соображением будет количество света, отраженного поверхностью.
Это важно, потому что OSIRIS-REx будет отражать лазерные сигналы от поверхности. Если область слишком темная, обратного сигнала будет недостаточно; слишком яркая область ослепит детектор.
Такие опасности, как большие валуны и крутые обрывы, будут идентифицированы на другом этапе.Другая карта верхнего уровня будет касаться возможности доставки OSIRIS-REx к своей цели.
Это в первую очередь вопрос навигации: может ли космический корабль быть доставлен к месту назначения с правильной скоростью? (Имеют значение как вертикальная скорость, так и боковая скорость.) В противном случае космический корабль будет подвержен опасности падения или опрокидывания в так называемом сценарии с ударом носка.Масса Бенну затрудняет навигацию. Астероид станет одним из самых маленьких объектов, которые когда-либо посещал планетарный космический корабль.
У Бенну очень мало гравитации — настолько мало, что давление солнечного света на OSIRIS-REx почти равно силе гравитации Бенну. Чтобы оставаться на орбите, космический корабль должен оставаться в пределах полутора миль (около 2,4 км) от Бенну.
Если дальше, то давление солнечного света оттолкнет его от астероида.«Суть в том, что мы уделяем гораздо больше внимания моделированию очень малых ускорений, например, вызванных давлением солнечной радиации, чем приходилось делать в предыдущих миссиях», — сказал Майкл Моро, менеджер системы динамики полета OSIRIS-REx в компании. Годдард.
Третья из этих карт определит, где находится нужный материал поверхности. Пробоотборная головка, которая выглядит как большой автомобильный воздушный фильтр, может поглощать грязь, пыль и кусочки гравия размером менее трех четвертей дюйма (2 сантиметра).
Необходимо собрать не менее 2 унций (60 граммов) материала, но головка для пробы может выдерживать до 4,4 фунтов (2 кг).«Наша цель — увеличить количество образцов для OSIRIS-REx», — сказал Кевин Уолш, соисследователь OSIRIS-REx в Юго-западном исследовательском институте в Боулдере, штат Колорадо. «Мы протестировали образец головки в лаборатории и знаем, как она работает, и мы будем искать подходящую среду на Бенну».Чтобы найти это, команда изучит изображения, измерения наклона и тепловую информацию, которая показывает, как материал на поверхности накапливает и выделяет тепло.
Более крупные каменистые зерна будут поглощать больше тепла от солнца и медленно отдавать его в течение ночи астероида. Мелкозернистые частицы очень быстро теряют тепло, когда они находятся вне солнечного света.Четвертая карта верхнего уровня оценит научную ценность поверхности Бенну. На основе удаленных наблюдений команда предполагает, что Бенну должен содержать воду и органические — или богатые углеродом — материалы, но они еще не знают, как этот материал распределяется по поверхности.
«Одними из самых интересных сайтов будут те, которые предлагают свежий материал — возможно, подвергшийся ударам, трещинам или шлейфу, как у комет, — и сайты с разнообразным материалом», — сказала Кейко Накамура-Мессенджер, образец сайта OSIRIS-REx. ученый и заместитель руководителя по кураторству в Космическом центре Джонсона НАСА в Хьюстоне. «Мы также считаем, что самое холодное место имеет более высокую научную ценность, потому что там органика, вероятно, будет лучше сохранена».Чтобы выяснить это, команда изучит геологические особенности, минералогию, химический состав и температуру.Все эти карты будут построены на трехмерной модели Бенну. Команда уже использует предварительную модель формы, созданную на основе радиолокационных наблюдений за астероидом.
Но новая модель формы с гораздо более высоким разрешением будет создана после того, как OSIRIS-REx проведет исследование Бенну.«Модель формы — это каркас — единственная деталь, которая должна быть у каждой карты», — сказал Эрик Палмер, сотрудник OSIRIS-REx из Института планетологии в Тусоне. «Это также дает возможность исправить научные наблюдения, чтобы вы могли сравнивать яблоки с яблоками».
У команды есть два способа получить детальную форму Бенну. Один из них — сделать точные измерения расстояния туда и обратно от космического корабля до астероида с помощью бортового лазерного высотомера. Другой — это так называемая методика построения теней, или стереофотоклинометрия, которая определяет трехмерный рельеф местности из нескольких изображений, снятых под разными углами при различных условиях освещения.
Бешор указал еще на одну причину, по которой нужно приложить все усилия для создания карт. «Эти карты Бенну будут красивыми», — сказал он.