Впервые в истории зонд НАСА выполнил операцию в глубоком космосе по забору образцов грунта с поверхности астероида.
Днем 20 октября космический аппарат агентства «Осирис-РЕкс» (OSIRIS-REx) приблизился по спиральной траектории к поверхности околоземного астероида Бенну, чтобы взять пробы материала, который, как надеются участники миссии, содержит информацию о начальном периоде существования Солнечной системы и возникновении жизни на Земле.
«Получилось! — воскликнул главный исследователь миссии „Осирис- РЕкс " Данте Лоретта (Dante Lauretta) из Аризонского университета во время онлайн-трансляции, во время которой поступала обновленная информация о маневре, выполненном зондом. — Мы нанесли метки на поверхность астероида Бенну, и мы сможем выяснить, как все прошло».
Цель состояла в том, чтобы собрать не менее 60 граммов реголита с покрытой валунами поверхности Бенну. По словам членов команды, участвующей в миссии, на то, чтобы определить, справился ли зонд с этой задачей, может потребоваться до 10 дней. И нет ничего страшного, если взятых на поверхности астероида проб окажется недостаточно. В случае необходимости зонд может вернуться и еще дважды попытаться взять пробы.
«Этот удивительный первый опыт для НАСА демонстрирует, как необыкновенная команда со всей страны объединилась и упорно преодолевала неимоверные трудности, чтобы расширить границы знаний, — сказал администратор НАСА Джим Бриденстайн (Jim Bridenstine) в своем заявлении после того как зонд совершил касание поверхности астероида. — Наши партнеры из сферы промышленности и науки, а также наши международные партнеры позволили нам подержать в руках частицу древнейшей Солнечной системы».
Лоретта и его коллеги — ученые и инженеры, участвующие в миссии «Осирис-РЕкс», наблюдали за сегодняшней попыткой взятия образцов с поверхности астероида из Центра управления полетами в аэрокосмическом подразделении Space военно-промышленной корпорации «Локхид Мартин» (Lockheed Martin) в Литтлтоне, штат Колорадо (космический аппарат-зонд построила для НАСА «Локхид Мартин»). И хотя настроение, безусловно, было приподнятым и радостным, очевидным было и влияние продолжающейся пандемии COVID-19.
Например, почти все время, пока продолжалось мероприятие, присутствовавшие были и в масках и соблюдали необходимую социальную дистанцию. Хотя после того, как стало известно о касании зондом поверхности астероида, некоторые из присутствовавших начали обниматься. Но во время прямой онлайн-трансляции в НАСА объятий практически не было, учитывая, что после этих торжеств руки у людей были явно обработаны дезинфицирующим средством.
Космический аппарат «Осирис-РЕкс» стоимостью 800 миллионов долларов был запущен в сентябре 2016 года и достиг астероида Бенну, ширина которого составляет 500 метров, в декабре 2018 года. С тех пор зонд проводил измерения астероида, составляя поразительно подобные карты его поверхности, чтобы подготовиться к сегодняшнему маневру.
Эта работа показала, что все гораздо сложнее, чем ожидали участники миссии. Поверхность Бенну покрыта валунами размером с дом, что ограничивает количество имеющихся способов безопасного забора образцов грунта. В итоге команда остановила свой выбор на небольшом кратере под названием «Найтингейл», поскольку в этом месте имеется относительно свежие и некрупные частицы грунта, который не подвергался длительному воздействию суровых условий глубокого космоса.
Но кратер «Найтингейл» окружен небезопасными участками, которые могут стать препятствием, включая большой выступ на поверхности в виде обнаженной породы, который команда назвала «Роковой горой» (Mount Doom). Внутри кратера также существуют препятствия, поэтому космический корабль выбрал для касания относительно плоский, свободный от валунов участок поверхности шириной всего восемь метров. Таким образом, предстояло выполнить довольно непростую задачу, учитывая, что по размерам зонд сопоставим с фургоном, рассчитанным на 15 пассажиров, и по первоначальному плану ширина зоны касания должна была составлять 50 метров.
«Чтобы было понятнее, в следующий раз, когда вы припаркуете машину перед своим домом или перед кафе и войдете внутрь, подумайте о том, как трудно направить аппарат „Осирис-РЕкс " на один из этих участков с расстояния 320 с лишним миллионов километров», — сказал во время состоявшейся в прошлом месяце пресс-конференции Майк Моро (Mike Moreau), заместитель руководителя проекта «Осирис-РЕкс» из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Сегодня передача команд с Земли на космический аппарат «Осирис-РЕкс» занимает более 18 минут, так что Моро с коллегами не могут управлять зондом в режиме реального времени. Поэтому сегодняшнюю операцию корабль выполнял автономно.
20 октября, незадолго до двух часов дня по восточному времени, космический аппарат «Осирис-РЕкс» запустил свои двигатели и сошел с орбиты вокруг астероида Бенну и начал постепенное снижение к его поверхности. В 18:12 по восточному времени зонд примерно на 10 секунд коснулся поверхности астероида пробоотборником, который прикреплен к концу манипулятора длиной 3,4 метра.
Во время короткого касания космический аппарат направил на поверхность Бенну струю газообразного азота. Под ее воздействием поднялись вверх грунт и мелкие камни, которые затем можно было собрать пробоотборником, который участники миссии сравнили с воздушным фильтром старого автомобиля.
По словам участников миссии, следует ожидать, что первые изображения операции, проведенной зондом «Осирис-РЕкс», начнут поступать на Землю утром 21 октября.
На протяжении следующей недели команда «Осирис-РЕкс» будет определять количество материала, собранного на поверхности астероида.
Специалисты, управлявшие зондом, выразили уверенность, что эта первая попытка забора проб увенчается успехом. Пробоотборник зонда «Осирис-РЕкс» спроектирован в расчете на забор минимум 150 граммов материала и теоретически в идеальных условиях мог бы взять до четырех килограммов материала.
Но если считать, что сегодня зонд «Осирис-РЕкс» не собрал достаточного количества материала, то уже в январе 2021 года можно будет предпринять еще одну попытку на резервном участке, известном как «Оспрей» (Osprey). При необходимости можно было бы сделать и третью попытку, поскольку зонд оснащен тремя баллонами с азотом, поднимающим частицы грунта с поверхности.
Однако это планы рассчитаны на случай непредвиденных обстоятельств. Если сегодня все прошло по плану, зонд «Осирис-РЕкс» должен покинуть орбиту астероида Бенну в марте 2021 года. Собранные образцы в соответствии с планом будут доставлены на Землю в специальной возвратной капсуле в сентябре 2023 года.
Затем ученые будут изучать материал в лабораториях, расположенных в разных странах мира, исследуя его гораздо более подробно, чем это мог бы сделать автономно аппарат «Осирис-РЕкс» или любой другой зонд в глубоком космосе. Астероиды — это строительные блоки, оставшиеся со времен формирования планет, поэтому, по словам представителей НАСА, такие анализы могут позволить сделать основные выводы о самых начальных этапах существования нашей Солнечной системы.
Кроме того, астероид Бенну богат гидратированными минералами и углеродсодержащими органическими соединениями. Возможно, давным-давно благодаря астероидам, подобным этому, Земля стала обитаемой. Они занесли на нашу планету ингредиентами, необходимыми для жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
«К тому же наличие образцов здесь, на Земле, позволяет нам сохранить их для будущих поколений. А также позволяет будущим исследователям анализировать образцы, используя методы и инструменты, которые пока еще не изобретены, и задать вопросы, которые мы даже не можем задать, поскольку они не возникают», — сказала во время онлайн-трансляции директор отдела планетарных наук НАСА Лори Глейз (Lori Glaze).
Главная задача заключается в том, чтобы космический аппарат «Осирис-РЕкс» доставил эти образцы на Землю. Но в рамках этой миссии есть и другие цели, на что указывает ее полное название — «Исследование происхождения, спектральная интерпретация, идентификация ресурсов, определение безопасности, анализ реголита».
Например, как объясняют специалисты НАСА, наблюдения, проведенные зондом во время вращения вокруг астероида Бенну, должны помочь ученым лучше понять, как астероиды движутся в космосе. Эта информация могла бы улучшить прогнозы траекторий движения потенциально опасных астероидов, к категории которых относится и Бенну. (По словам ученых, вероятность того, что Бенну столкнется с Землей во время наибольшего сближения в конце 2100-х годов, составляет 1:2700).
Образец, взятый зондом «Осирис-РЕкс», будет не первым древним материалом, доставленным с поверхности астероида на Землю в рамках космической миссии. В 2010 году японский зонд «Хаябуса» (Hayabusa) доставил на Землю несколько частиц каменистой поверхности астероида Итокава, а его преемник «Хаябуса2» (Hayabusa2), недавно взял пробы богатой углеродом породы с поверхности астероида Рюгу (Ryugu). Материал, взятый с поверхности Рюгу, будет доставлен на Землю в декабре этого года.
На протяжении последних нескольких лет Команды космических зондов «Осирис-РЕкс» и «Хаябуса2» работали вместе, и, как подчеркнули специалисты НАСА, после того, как образцы взятые в рамках этих миссий, будут доставлены на Землю, это сотрудничество будет продолжено.