El próximo día 20, la misión OSIRIS-REx de la Nasa descenderá a la superficie sembrada de rocas del asteroide Bennu, aterrizará durante unos segundos y recolectará una muestra de las rocas y el polvo del asteroide, lo que marca la primera vez que la Nasa toma fragmentos de un asteroide que traerá a la Tierra para su estudio.
Esta serie de maniobras llevará la nave espacial al sitio Nightingale, un área rocosa de 16 metros de diámetro en el hemisferio norte de Bennu, donde el brazo de muestreo robótico de la nave intentará recolectar una muestra.
El sitio Nightingale fue seleccionado como el lugar de muestreo principal de la misión porque contiene la mayor cantidad de material de grano fino sin obstrucciones, pero la región está rodeada de rocas del tamaño de un edificio. Durante el evento de muestreo, la nave espacial, que es del tamaño de una camioneta grande, intentará aterrizar en un área del tamaño de unos pocos espacios de estacionamiento, y a solo unos pasos de algunas de estas grandes rocas.
Durante las cuatro horas y media de la operación de recolección de muestras, la nave espacial realizará tres maniobras separadas para alcanzar la superficie del asteroide. La secuencia de descenso comienza con OSIRIS-REx encendiendo sus propulsores para una maniobra de salida de la órbita para dejar su órbita de casa segura aproximadamente a 770 metros de la superficie de Bennu.
Después de viajar cuatro horas en esta trayectoria descendente, la nave espacial realiza la maniobra “Checkpoint” a una altitud aproximada de 125 metros. Este propulsor ajusta la posición y la velocidad del OSIRIS-REx para descender abruptamente hacia la superficie.
Aproximadamente 11 minutos después, la nave espacial realiza la combustión “Matchpoint” a una altitud aproximada de 54 metros, ralentizando su descenso y apuntando a una trayectoria que coincida con la rotación del asteroide en el momento del contacto. La nave luego desciende a la superficie, aterriza durante menos de dieciséis segundos y dispara una de sus tres botellas de nitrógeno presurizado. El gas agita y levanta el material de la superficie de Bennu, que luego queda atrapado en la cabeza colectora de la nave espacial. Después de este breve toque, OSIRIS-REx enciende sus propulsores para alejarse de la superficie de Bennu y navega a una distancia segura del asteroide.
Recolección de muestras
Después de la maniobra de salida de la órbita, la nave espacial emprende una secuencia de reconfiguraciones para prepararse para el muestreo. Primero, OSIRIS-REx extiende su brazo de muestreo robótico, el Mecanismo de adquisición de muestras Touch-And-Go (TAGSAM), desde su posición de almacenamiento plegada hasta la posición de recolección de muestras. Los dos paneles solares de la nave espacial luego se mueven en una configuración de “ala en Y” sobre el cuerpo de la nave espacial, que los coloca de manera segura hacia arriba y lejos de la superficie del asteroide durante el aterrizaje. Esta configuración también coloca el centro de gravedad de la nave espacial directamente sobre la cabeza del colector TAGSAM, que es la única parte de la nave espacial que entrará en contacto con la superficie de Bennu durante el evento de recolección de muestras.
Debido a que la nave espacial y Bennu están aproximadamente a 334 millones de kilómetros de la Tierra durante el TAG, las señales tardarán unos 18,5 minutos en viajar entre ellos. Este lapso de tiempo evita la orden en directo de las actividades de vuelo desde tierra durante el evento TAG, por lo que la nave espacial está diseñada para realizar toda la secuencia de recolección de muestras de forma autónoma. Antes del inicio del evento, el equipo OSIRIS-REx vinculará todos los comandos a la nave espacial y luego enviará una orden “GO” para comenzar.
Recopilación de imágenes
Para navegar de forma autónoma hacia el lugar Nightingale, OSIRIS-REx utiliza el sistema de navegación Natural Feature Tracking (NFT). La nave espacial comienza a recopilar imágenes de navegación aproximadamente 90 minutos después de la salida de la órbita. Luego compara estas imágenes en tiempo real con un catálogo de imágenes integrado, utilizando características de superficie identificadas para asegurarse de que está en el camino correcto hacia el sitio.
A medida que la nave espacial se acerca a la superficie, OSIRIS-REx actualiza las maniobras Checkpoint y Matchpoint en función de la estimación de la NFT de la posición y velocidad de la nave espacial. OSIRIS-REx continúa utilizando las estimaciones de NFT a medida que desciende a la superficie después de la maniobra Matchpoint para monitorear su posición y velocidad de descenso. La nave espacial abortará de forma autónoma si su trayectoria varía fuera de los límites predefinidos.
Para garantizar que la nave espacial aterrice en un área segura que evite las numerosas rocas de la región, el sistema de navegación está equipado con un mapa de peligro del sitio Nightingale, que delinea áreas dentro del sitio de muestra que podrían dañar potencialmente la nave espacial. Si el sistema NFT de la nave espacial detecta que está en camino de tocar una de estas zonas peligrosas, la nave se desviará de forma autónoma de su aproximación una vez que alcance una altitud de 5 metros. Esto mantiene la nave espacial segura y permite un intento posterior de recolección de muestras en una fecha futura.
A medida que la nave espacial realiza cada evento en la secuencia de recolección de muestras, enviará actualizaciones de telemetría al equipo OSIRIS-REx, aunque a una velocidad de datos extremadamente lenta. El equipo monitoreará la telemetría durante la excursión y podrá confirmar que la nave espacial ha aterrizado con éxito en la superficie de Bennu poco después de que ocurra el TAG. Las imágenes y otros datos científicos recopilados durante el evento se vincularán después de que la nave espacial se haya alejado del asteroide y pueda apuntar su antena más grande hacia la Tierra para transmitir a velocidades de comunicación más altas.
OSIRIS-REx se encarga de recolectar al menos 60 gramos del material rocoso de Bennu para traer a la Tierra, la mayor cantidad de muestra traída del espacio desde el programa Apolo, y la misión desarrolló dos métodos para verificar que se produjo esta recolección de muestras.
El 22 de octubre, la cámara SamCam de OSIRIS-REx capturará imágenes del cabezal TAGSAM para ver si contiene el material de superficie de Bennu. La nave espacial también realizará una maniobra de giro dos días más tarde para determinar la masa de material recolectado. Si estas medidas muestran una recolección exitosa, se tomará la decisión de colocar la muestra en la Cápsula de Retorno de Muestras (SRC) para regresar a la Tierra. Si no se ha recolectado suficiente muestra de Nightingale, la nave espacial tiene cargas de nitrógeno a bordo para dos intentos más.
La nave espacial está programada para partir de Bennu en 2021 y entregará la muestra recolectada a la Tierra el 24 de septiembre de 2023.
El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la Nasa en Greenbelt, Maryland, gestiona las misiones, ingeniería de sistemas y garantía de seguridad y misión para OSIRIS-REx. Dante Lauretta de la Universidad de Arizona, Tucson, es el investigador principal, y la Universidad de Arizona también dirige el equipo científico y la planificación de la observación científica y el procesamiento de datos de la misión. Lockheed Martin Space en Denver construyó la nave espacial y proporciona operaciones de vuelo. Goddard y KinetX Aerospace son responsables de la navegación de la nave espacial OSIRIS-REx.
OSIRIS-REx es la tercera misión del Programa Nuevas Fronteras de la Nasa, que es administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la agencia en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas en Washington.
