När OSIRIS-REx-sonden nådde asteroiden Bennu hittade den en kropp som såg ut och betedde sig väldigt annorlunda än forskarna förväntade sig.
När NASA började planera sitt första uppdrag att fånga en asteroid Forskningssamhället för rymdstenar var fulla av spänning över ett annat asteroiduppdrag – Japans Hayabusa. 2010 genomfördes detta uppdrag framgångsrikt för första gången i historien Jorden ett fragment av en asteroid, en rymdsten som heter Itokawa. Några år tidigare hade Hayabusa kartlagt hela Itokawa, och avslöjat ett landskap bestrött med stenblock såväl som släta, strandliknande slätter eller pölar av grus och sand.
Det var dessa bilder av Itokawa som styrde utformningen av NASA:s OSIRIS-REx-uppdrag. Men som det visade sig, trots vissa ytliga likheter, var asteroiden som OSIRIS-REx skulle rikta in sig på helt annorlunda.
Relaterad: Drottninglegenden Brian May hjälpte NASA att framgångsrikt slutföra sitt asteroidprovtagningsuppdrag, enligt en ny bok
“Strategien för planering med OSIRIS-REx var att fånga Itokawa och alla observationer av asteroiden Bennu som vi tidigare gjort av den”, säger Kevin Walsh, en planetforskare vid Southwest Research Institute och huvudforskare vid Regolith Development Working Gruppera OSIRIS-REx-uppdraget, sa Space.com. “Så vi skulle se på det annorlunda [the two asteroids] reflekterar ljuset och det annorlunda sättet de reflekterade radarn, och allt tydde på att Bennu skulle ha fler dammar med fina korn än Itokawa.
Först när OSIRIS-REx kom ut på marknaden Asteroid Bennu, två år efter uppskjutningen 2016 från Kennedy Space Center i Cape Canaveral, Florida, upptäckte uppdragsteamet att deras antaganden var “helt fel”, sa Walsh. Istället för stora slätter av sand och grus varvat med kluster av stenblock, visade rymdfarkostens kameror ett “helveteslandskap av stenblock” som inte hade någon av de släta öppna ytorna där de föreställde sig OSIRIS-REx landa och samla in dess prov.
Uppdragets chefsforskare Dante Lauretta berättade för Space.com I en tidigare intervju hade teamet uttryckt oro för att provtagning inte alls skulle vara möjlig.
“När vi designade rymdfarkosten hade vi precision i designen [for the landing] på cirka 50 meter [164 feet]sa Lauretta. “De termiska egenskaperna, även radaregenskaperna.” [of Bennu], såg verkligen ut som en slät yta. När jag först såg detta [the surface was completely different]Jag trodde verkligen att vi kunde ha problem där.”
När teamet brottades med frågan om deras dyrbara rymdskepp möjligen kunde landa säkert bland de höga stenblocken som reste sig mot Bennus svaga form Tyngd När de nådde höjder som inte hörts på jorden, fick de stöd från oväntade håll. Den legendariske gitarristen i rockbandet Queen och den noterade astronomientusiasten Sir Brian May närmade sig Lauretta för att uttrycka sitt intresse för uppdraget. May, som har en doktorsexamen i astronomi, som han välkände avslutade efter ett 30-årigt uppehåll som tvingades fram av Queens uppgång på 1970-talet, är också känd för sitt intresse för stereoskopisk bildbehandling. Han erbjöd denna förmåga till OSIRIS-REx-teamet, som vid den tiden hade svårt att hitta ett tillräckligt stenfritt område för att rymdfarkosten skulle kunna landa.
Stereoskopisk avbildning återger det mänskliga ögats förmåga att uppfatta det omgivande rummet i tre dimensioner. Särskilda stereokameror hjälper Mars rovers att navigera genom sitt utforskningsområde. Men rymdfarkosten OSIRIS-REx var inte utrustad med en stereokamera. May kände dock till detta problem genom att välja bilder från olika platser på Bennu från olika vinklar och bearbeta dem för 3D-visning.
“När du har en stereobild av just den potentiella landningsplatsen kan du verkligen instinktivt bedöma om allt kommer att fungera.” May berättade för Space.com i en tidigare intervju. “Du ser att det finns det här stenblocket, hur mycket av en sluttning det är, hur farligt det är att klättra på och av.”
Med Mays hjälp identifierade OSIRIS-REx-teamet så småningom en tillräckligt fri krater för att försöka ta prover. Ändå var teamet tvunget att fjärrprogrammera om rymdfarkosten för att utföra bedriften. Istället för den ursprungligen planerade 164 fot (50 m) breda landningsplatsen, var rymdfarkosten lika stor som en lastbil tvungen att pressa sig in i Nightingale Crater, som bara var 33 fot (10 m) bred.
“När vi lanserade, planerade vi att använda en laserhöjdmätare för att vägleda oss hela vägen till asteroiden eftersom vi förväntade oss dessa stora släta områden,” sa Lauretta. “Vi trodde bara att vi behövde veta att vi kom till ytan i rätt hastighet. Istället var vi tvungna att helt ändra strategin, använda kamerorna ombord och genomföra en omfattande kartkampanj, och kartlägga objekt ibland så små som några centimeter i rymdfarkostens minne så att den kan fatta riktiga beslut och guida sig till den säkra platsen.
Nedstigningen gick smidigt. Men när OSIRIS-REx:s provtagningsanordning penetrerade asteroidens yta hände något oväntat. Tvärtemot förväntningarna betedde sig ytan nästan som ett träsk. Inom några sekunder sjönk rymdfarkosten 19 tum (50 cm) in i Bennu. När provuppsamlingshuvudet sög in provet och rymdfarkostens bakre propeller avfyrades skapades en enorm En mur av spillror reste sig från kraternoch slukar det resande rymdskeppet.
OSIRIS-REx-teamet lärde sig bara vad som hände när bilder från kameror ombord nådde jorden. Forskare medgav senare att det blåsta gruset kunde ha skadat det retirerande rymdskeppet.
Walsh beskrev landningen som “vetenskapligt intressant, om än operativt utmanande.” Precis som laget hade felbedömt Bennus yta, visar det sig att de också hade felbedömt dess täthet. Ytskiktet var oväntat fluffigt och betedde sig mer som vatten än fast material, vilket analys av mätningar från Bennus omloppsbana inte avslöjade.
Liknande inlägg:
– Inkommande asteroidprov: OSIRIS-REx-teamet förbereder sig för att landa Bennu-bitar i september
– NASA genomför ett avgörande falltest inför ankomsten av OSIRIS-REx asteroidprovet den 24 september
– Farväl, Bennu! NASAs rymdfarkost lämnar asteroiden för att föra bitar av rymdsten till jorden
“När vi gjorde våra beräkningar antog vi från början att densiteten för hela Bennu var 1,1 gram per kubikcentimeter,” sa Walsh. “Men våra modeller visade i efterhand att ytdensiteten måste vara cirka 0,4 gram per kubikcentimeter för att komprimera ytan så mycket och driva taggarhuvudet så djupt in i ytan. Så den var mindre än hälften så tät som hela kroppen.”
Forskare vet fortfarande inte varför Bennus yta har denna vattenliknande kvalitet. Walsh antyder att mindre sandliknande partiklar kan ha filtrerats in i asteroidens inre genom luckorna mellan de större stenfragmenten, vilket lämnar mycket tomt utrymme i asteroidens ytskikt. Detta skulle förklara ytans oväntat låga täthet, men också asteroidens totala densitet, som verkar vara mycket högre än ytans.
Trots utmaningarna har OSIRIS-REx samlat in mycket mer asteroidmaterial än uppdraget siktade på, och rymdfarkosten kommer att deponera denna last på jorden söndagen den 24 september. Lauretta hoppas kunna publicera de första vetenskapliga resultaten av provanalysen senast 2014 i slutet av detta år. Och chansen är stor att Bennu överraskar forskarna igen.