24 сентября космический аппарат НАСА OSIRIS-REx сбросит на Землю кусок космического камня. В преддверии исторической посадки образцов, Space.com встретился с Данте Лауреттой, главным ученым миссии, чтобы узнать о препятствиях, которые едва не сорвали усилия миссии.
Названной в честь мифического древнеегипетского царя, убитого своим собственным братом, миссии OSIRIS-REx тоже пришлось столкнуться со своей долей трудностей. В случае OSIRIS-REx (сокращение от Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) коварный враг появился в виде целевого астероида Бенну.
Во-первых, космический камень шириной 1614 футов (492 метра) вынудил инженеров перепрограммировать космический аппарат, чтобы он мог приземлиться на поверхность, которая выглядела совершенно не так, как ожидали ученые. Затем, во время посадки, или, скорее, кратковременного приземления, поверхность астероида едва не поглотила космический корабль. В довершение всего, после сбора образцов изображения с бортовых камер показали, что частицы драгоценной космической пыли просачивались в космос.
Во время миссии многое было поставлено на карту, включая наше понимание происхождения жизни в Солнечной системе. В нашем эксклюзивном интервью Лоретта, которая также является профессором планетологии в Университете Аризоны, рассказывает, чему OSIRIS-REx уже научил нас об астероидах и когда могут быть доступны первые научные анализы образца.
Dante LaurettaPrincipal Investigator of NASA’s OSIRIS-REx mission. Dante Lauretta is a Regents Professor of Planetary Science and Cosmochemistry at the University of Arizona’s Lunar and Planetary Laboratory. An expert in near-Earth asteroid formation and evolution, Lauretta has served as the principal investigator of NASA’s OSIRIS-REx mission to asteroid Bennu. / Данте Лоретта, Главный исследователь миссии НАСА «ОСИРИС-Рекс». Данте Лауретта — регентский профессор планетологии и космохимии в Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны. Эксперт по образованию и эволюции околоземных астероидов, Лоретта была главным исследователем миссии НАСА «ОСИРИС-Рекс» к астероиду Бенну.
Space.com : OSIRIS-REx собирается доставить на Землю фрагмент астероида Бенну в сентябре. 24. Миссия стартовала в 2016 году и потратила два с половиной года на изучение Бенну с его орбиты. Насколько эта миссия изменила наше представление об астероидах?
Данте Лоретта: OSIRIS-REx встретился с астероидом Бенну в декабре 2018 года, и я сразу понял, что нас ждет настоящее испытание. Несмотря на то, что мы провели обширную астрономическую кампанию, чтобы охарактеризовать этот астероид, у нас действительно было несколько серьезных сюрпризов. Самое главное, когда мы посмотрели на тепловые данные, поверхность астероида очень быстро нагревается и остывает, что мы интерпретировали как [состоящую из] мелкозернистого материала, похожего на пляж. На самом деле, я неоднократно использовал слово «пляж», когда ранее описывал поверхность в концепции миссии.
Вместо этого [когда OSIRIS-REx прибыл на Бенну] мы увидели нечто, что повсюду было покрыто большими, шероховатыми и скалистыми валунами, и не было гладких участков того типа, для которых мы спроектировали космический аппарат, чтобы спуститься и взять образцы.
Также стало действительно очевидно, что [Бенну] не является твердым телом. На самом деле это то, что мы сейчас называем грудой щебня, и кажется, что большинство небольших астероидов являются объектами такого рода, очень рыхлыми скоплениями валунов, пыли и гравия, вероятно, образовавшимися после гигантского катастрофического столкновения в главном поясе астероидов [область между орбитами Юпитера и Марса, где находится большая часть Солнечной системыкосмические скалы образовались сотни миллионов лет назад.
Space.com : Вы хотите сказать, что на самом деле проектировали миссию, исходя из неверного предположения о том, как будет выглядеть астероид? Существовал ли реальный риск того, что вы не сможете приземлиться и забрать образец?
Данте Лауретта: Когда мы проектировали космический корабль, у нас была расчетная точность наведения [на посадку] около 50 метров [164 фута]. Мы основывали эти знания на предыдущей миссии японского агентства аэрокосмических исследований под названием «Хаябуса», которая была первым космическим аппаратом, который встретился с одним из этих небольших объектов [«Хаябуса-1» собрал образец с астероида Итокава в 2005 году]. У этого астероида были красивые гладкие участки шириной 50 метров, и мы подумали, что Бенну, должно быть, более мягкий, чем Итокава.
Таким образом, мы действительно использовали эти предварительные знания для разработки нашей концепции полета к этому астероиду, и данные телескопов, казалось, подтверждали это. По тепловым свойствам, а также по радарным свойствам это действительно выглядело как гладкая поверхность. Поэтому, когда я впервые увидел это [поверхность была совершенно другой], я действительно подумал, что там у нас могут быть проблемы.
Space.com: Как вы справились с этой задачей, пытаясь найти место для посадки на этой очень скалистой поверхности астероида?
Данте Лауретта: Когда вы запускаете космический корабль, единственное, что вы можете исправить, — это программное обеспечение, поэтому нам пришлось сделать космический корабль умнее. Когда мы запускали, мы планировали использовать лазерный высотомер для наведения на астероид, потому что ожидали увидеть эти большие ровные участки. Мы просто подумали, что нам нужно будет знать, что мы спускаемся к поверхности с правильной скоростью. Вместо этого нам пришлось полностью изменить стратегию, используя бортовые камеры и проводя обширную картографическую кампанию, иногда отображая объекты размером всего в пару сантиметров, чтобы поместить их в память космического аппарата, чтобы он мог принимать реальные решения и самостоятельно ориентироваться в безопасном месте, которое оказалось всего лишь десять метров [33 фута] в поперечнике.
Даже в этом районе все еще существовали опасности — валуны, убивающие космические корабли. Мы объяснили космическому кораблю, где они находятся и как выглядят, и если космический корабль определит, что он падает на валун, он на самом деле включит двигатели, улетит, вернется и попытается взять пробы в другой день.
Space.com : Когда вы проходили через этот процесс поиска подходящего места на поверхности астероида, у вас был очень удивительный коллега в лице сэра Брайана Мэя, который, очевидно, известен во всем мире своей музыкой как участник легендарной рок-группы Queen. Какую работу он проделал для команды?
Данте Лауретта: Брайан является экспертом в создании стереоизображений вместе со своей сотрудницей Клаудией Манцони. Мы не планировали использовать стереоизображение [когда разрабатывали миссию]. Мы не проектировали стереокамеру, но [Мэй] смогла найти пары изображений с правильным угловым разделением. Когда он внес поправку на тени и выравнивание, и когда вы смотрите на них через стереоскоп, внезапно поверхность предстает перед вами в этом великолепном трехмерном виде, и вы по-настоящему понимаете, насколько она шероховатая. И он действительно принял вызов и действительно, по-настоящему помог нам.
Space.com : Звучит почти так, как будто Брайан Мэй спас попытку сэмплирования OSIRIS-REx.
Данте Лоретта: Брайан и Клаудия оба сыграли решающую роль в выборе места для отбора проб. Мы очень благодарны им за их усилия, и, безусловно, они открыли нам глаза на истинную природу поверхности.
Space.com: Трудности не закончились выбором места посадки. Когда вы приземлились, что-то произошло. Напомните нам, что там произошло и чему это вас научило об астероидах?
Данте Лоретта: Да, то, что произошло, сильно отличалось от наших ранних концептуальных анимаций сэмплирования. Устройство [для отбора проб] называется TAGSAM, механизм сбора проб «На ощупь». Он имеет около 30 сантиметров [11 дюймов] в диаметре и по сути является воздушным фильтром. [Когда он касается поверхности астероида], мы выпускаем газ, что-то вроде воздуходувки для листьев, предназначенной для проталкивания материала [астероида] в камеру для сбора образцов. Вы можете сказать [по этим ранним концептуальным анимациям], что мы думали, что поверхность должна быть приятной и твердой и обеспечивать сопротивление движению космического корабля вниз. Мы думали, что просто соберем поверхностный слой гравия и пыли.
Вместо этого поверхность Бенну, которую я называю астероидом-обманщиком, отреагировала так, словно упала в бассейн с водой. Движению космического корабля вниз не оказывалось абсолютно никакого сопротивления. Мы вступили в контакт со скоростью 10 сантиметров [4 дюйма] в секунду. В одну секунду мы погрузились на 10 см в поверхность и продолжали опускаться примерно на 50 см [20 дюймов] вглубь. К счастью, двигатели обратного хода все еще работали, и мы смогли безопасно покинуть поверхность с нашим драгоценным грузом в руках.
Space.com : Основываясь на вашем опыте работы с Бенну и OSIRIS-REx, есть ли у вас представление о том, что произошло бы, если бы целью миссии DART стал астероид, подобный Бенну? Другая астероидная миссия НАСА, предназначенная для отклонения потенциально опасного астероида?
Данте Лоретта: Миссия DART прошла с огромным успехом. Это была первая попытка НАСА отклонить планету с помощью кинетического ударного устройства для изменения скорости астероида — та же технология, которую мы хотели бы использовать, если бы существовала реальная угроза столкновения с астероидом.
Когда я увидел изображения Диморфоса [цели миссии DART], который является спутником более крупного астероида, он показался мне действительно знакомым, он выглядел как громоздкая груда щебня, больше похожая по форме на американский футбольный мяч, чем на Бенну, но все та же характерная текстура. Миссия была феноменально успешной. Это придало астероиду большой импульс, существенно замедлило его орбитальную скорость, и в значительной степени это связано с тем, что с поверхности было выброшено так много материала, что передача энергии привела к значительному изменению периода обращения.
Space.com : Я думаю, это важно, потому что Бенну действительно может в будущем стать целью такой отвлекающей миссии по-настоящему, верно?
Данте Лауретта: Да, Бенну известен как самый потенциально опасный астероид в Солнечной системе. Я не хочу, чтобы люди паниковали, шансы все еще невелики, около 0,05%, но если воздействие и произойдет, то это произойдет в 2182 году. Так что у нас много времени, и сейчас мы только начинаем разрабатывать технологии и стратегии [для борьбы с этой угрозой]. Я думаю, что люди будущего будут хорошо подготовлены к тому, чтобы иметь дело с Бенну, особенно из-за огромного объема информации, которую мы собрали [в Бенну]. Мне нравится думать об этом как об одном из наших подарков будущим поколениям.
Space.com : OSIRIS-REx доставит на Землю свой драгоценный фрагмент астероида Бенну в сентябре. Как вы, ребята, готовитесь к этому важному моменту?
Данте Лауретта: Для меня это своего рода кульминация почти 20-летней карьеры — подготовка к этому большому событию, которое состоится 1 сентября. 24. Космический корабль находится на пути к Земле. С каждым днем это становится все ближе. Примерно за четыре часа до того, как он достигнет верхних слоев атмосферы, он выпустит капсулу для возврата образцов, которая имеет диаметр около 80 сантиметров [30 дюймов] и выглядит как мини-версия капсулы, в которой астронавты возвращаются из космоса.
Затем космический аппарат запустит свой двигатель и продолжит движение по орбите вокруг Солнца [он направится к Апофису, другому потенциально опасному астероиду]. Капсула достигнет верхних слоев атмосферы со скоростью 27 000 миль в час или около 12,4 километра в секунду и приземлится на парашюте в пустыне Юта на юго-западе Соединенных Штатов.
Мы репетировали и практиковались, мы должны взаимодействовать с военными Соединенных Штатов, потому что это их земля, на которую мы вступаем, и мы выходили и выполняли точно такую же процедуру, которую мы ожидаем выполнить на мероприятии. Мы построили красивую чистую комнату в Космическом центре имени Джонсона НАСА для приема образцов и провели много репетиций.
Моя научная команда [в Университете Аризоны] получает 25% выборки, но мы так и не определили, какие именно 25%. Как вы определяете эти 25%? Мы прошли через множество процессов принятия решений, сценариев и репетиций, напряженных ситуаций. На что это будет похоже, если все будут хотеть одного и того же? Как бы для того, чтобы покончить с этим, чтобы к тому времени, когда мы займемся этим по-настоящему, я знаю, что буду в очень эмоциональном состоянии, вы хотите иметь эту мышечную память, вы просто хотите действовать на автопилоте, вы хотите знать, что делать, у вас есть работай, делай это, и тогда начнется настоящий праздник. Мы хотим доставить эти образцы в нашу лабораторию, те самые, о которых мы мечтали с 2004 года.
Space.com : Как вы думаете, когда мы можем ожидать первых научных результатов по этой выборке?
Данте Лоретта: Я выступаю за то, чтобы это произошло как можно быстрее. Если все пойдет по плану, мы откроем научный контейнер на второй день. Это защитная алюминиевая оболочка, в которой находятся TAGSAM и образец. Одним из других сюрпризов, с которыми мы столкнулись, было то, что, когда мы отошли [от Бенну] и посмотрели на сборщик образцов, там был материал, который вытекал, поэтому мы как бы перешли в аварийный режим, чтобы быстро убрать [образец]. Я думаю, что внутри этого контейнера будет много пыли, и наш план состоит в том, чтобы подмести его на второй день. У нас есть набор потрясающих инструментов прямо там, в Хьюстоне, и я думаю, что в течение нескольких дней у нас будет информация, по крайней мере, базовое понимание — получили ли мы то, что ожидали, или Бенну продолжит нас удивлять?
на фото: Asteroid Bennu surprised scientists in many ways. (Image credit: NASA)
Источник: https://www.space.com/
Join our Space Forums to keep talking space on the latest missions, night sky and more! And if you have a news tip, correction or comment, let us know at: community@space.com.