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Articulo de referencia

OSIRIS-REx

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OSIRIS-REx en configuración de lanzamiento

OSIRIS-REx [ a ] fue una misión de la NASA para el estudio de asteroides y el retorno de muestras que visitó y recolectó muestras de 101955 Bennu , un asteroide carbonáceo cercano a la Tierra . [ 14 ] Se espera que el material, traído de vuelta en septiembre de 2023, permita a los científicos aprender más sobre la formación y evolución del Sistema Solar , sus etapas iniciales de formación planetaria y el origen de los compuestos orgánicos que llevaron a la formación de la vida en la Tierra. [ 15 ] Tras la finalización de la misión principal OSIRIS-REx (Explorador de Regolito), la nave espacial, renombrada como OSIRIS-APEX (Explorador de Apophis), comenzó una misión de seguimiento al asteroide 99942 Apophis . [ 16 ]

OSIRIS-REx fue lanzado el 8 de septiembre de 2016, sobrevoló la Tierra el 22 de septiembre de 2017 y se encontró con Bennu el 3 de diciembre de 2018. [ 17 ] Pasó los siguientes dos años analizando la superficie para encontrar un sitio adecuado del cual extraer una muestra. El 20 de octubre de 2020, OSIRIS-REx aterrizó en Bennu y recolectó con éxito una muestra. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] OSIRIS-REx dejó Bennu el 10 de mayo de 2021 [ 22 ] [ 23 ] y regresó su muestra a la Tierra el 24 de septiembre de 2023, [ 24 ] posteriormente comenzó su misión extendida para estudiar 99942 Apophis , donde llegará en abril de 2029.

Bennu fue elegido como objeto de estudio por ser una " cápsula del tiempo " del nacimiento del Sistema Solar . [ 25 ] Bennu tiene una superficie muy oscura y se clasifica como un asteroide de tipo B , un subtipo de los asteroides carbonáceos de tipo C. Estos asteroides se consideran primitivos, ya que han sufrido pocos cambios geológicos desde su formación. En particular, Bennu fue seleccionado por la disponibilidad de material carbonáceo prístino , un elemento clave en las moléculas orgánicas necesarias para la vida, así como representativo de la materia anterior a la formación de la Tierra. Se han encontrado previamente moléculas orgánicas, como aminoácidos , en muestras de meteoritos y cometas, lo que indica que algunos ingredientes necesarios para la vida pueden sintetizarse naturalmente en el espacio exterior. [ 1 ]

El costo de la misión OSIRIS-REx es de aproximadamente US$800  millones, [ 26 ] sin incluir el vehículo de lanzamiento Atlas  V  , que cuesta alrededor de US$183,5 millones. [ 27 ] La misión extendida OSIRIS-APEX cuesta US$200 millones adicionales  . [ 16 ] Es la tercera misión de ciencias planetarias seleccionada en el programa New Frontiers , después de Juno y New Horizons . El investigador principal es Dante Lauretta [ 28 ] de la Universidad de Arizona , quien asumió el cargo en 2011 después de que el investigador principal original, Michael Julian Drake, falleciera cuatro meses después de que la misión recibiera la aprobación de la NASA.

OSIRIS-REx fue la primera nave espacial de Estados Unidos en traer muestras de un asteroide. Entre los retornos de asteroides anteriores se incluyen las sondas japonesas Hayabusa , que visitó 25143 Itokawa en 2005, [ 29 ] y Hayabusa2 , que visitó 162173 Ryugu en junio de 2018.

Misión

La gestión general, la ingeniería y la navegación de las misiones OSIRIS están a cargo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA , mientras que el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona realiza las principales operaciones científicas. Lockheed Martin Space Systems construyó la nave espacial y se encarga de las operaciones de la misión. [ 2 ] El equipo científico incluye miembros de Estados Unidos, Canadá, Francia, Alemania, Reino Unido e Italia. [ 30 ]

Después de viajar durante aproximadamente dos años, la nave espacial se encontró con el asteroide 101955 Bennu en diciembre de 2018, [ 31 ] y comenzó 505 días de mapeo de la superficie a una distancia de aproximadamente 5 km (3,1 mi) . [ 1 ] Los resultados de ese mapeo fueron utilizados por el equipo de la misión para seleccionar el sitio del cual tomar una muestra de al menos 60 g (2,1 oz) de material de la superficie del asteroide. [ 32 ] Luego se realizó un acercamiento (sin aterrizaje) para permitir la extensión de un brazo robótico para recolectar la muestra. [ 33 ]    

Tras la exitosa recolección del material ( 121,6 gramos (4,29 oz) ), [ 11 ] la muestra fue devuelta a la Tierra en una cápsula de 46 kg (101 lb) similar a la que trajo las muestras del cometa 81P/Wild en la sonda espacial Stardust . El viaje de regreso a la Tierra fue más corto que el de ida. La cápsula aterrizó en paracaídas en el Campo de Pruebas y Entrenamiento de Utah el 24 de septiembre de 2023 y fue transportada al Centro Espacial Johnson para su procesamiento en una instalación de investigación especializada. [ 1 ]   

Lanzamiento

El lanzamiento tuvo lugar el 8 de septiembre de 2016 a las 23:05 UTC en un cohete Atlas V 411 de United Launch Alliance desde Cabo Cañaveral , Complejo de Lanzamiento Espacial 41. [ 3 ] La configuración del cohete 411 consta de una primera etapa propulsada por un motor RD-180 con un único propulsor de combustible sólido AJ-60A y una etapa superior Centaur . [ 34 ] OSIRIS-REx se separó del vehículo de lanzamiento 55 minutos después del encendido. [ 2 ] El investigador principal de la misión declaró que el lanzamiento fue "exactamente perfecto" , sin anomalías antes ni durante el lanzamiento. [ 35 ]

Fase de crucero

OSIRIS-REx entró en la fase de crucero poco después de separarse del vehículo de lanzamiento, tras el despliegue exitoso de los paneles solares, la puesta en marcha del sistema de propulsión y el establecimiento de un enlace de comunicación con la Tierra. [ 35 ] Su velocidad de escape hiperbólica de la Tierra fue de aproximadamente 5,41 km/s (3,36 mi/s) . [ 36 ] El 28 de diciembre de 2016, la nave espacial realizó con éxito su primera maniobra en el espacio profundo para cambiar su velocidad en 431 m/s (1550 km/h) utilizando 354 kg (780 lb) de combustible. [ 37 ] [ 38 ] Un encendido adicional, de menor potencia, de sus propulsores el 18 de enero de 2017 ajustó aún más su trayectoria para una asistencia gravitatoria de la Tierra el 22 de septiembre de 2017. [ 37 ] La fase de crucero duró hasta su encuentro con Bennu en diciembre de 2018, [ 31 ] después de lo cual entró en su fase científica y de recolección de muestras. [ 37 ]      

Durante su fase de crucero, OSIRIS-REx se utilizó para buscar una clase de objetos cercanos a la Tierra conocidos como asteroides troyanos terrestres mientras pasaba por el punto de Lagrange L4 Sol-Tierra. Entre el 9 y el 20 de febrero de 2017, el equipo de OSIRIS-REx utilizó la cámara MapCam de la nave espacial para buscar los objetos, tomando aproximadamente 135 imágenes de reconocimiento cada día para su procesamiento por científicos de la Universidad de Arizona. La búsqueda fue beneficiosa aunque no se encontraron nuevos troyanos, [ 39 ] ya que se asemejaba mucho a la operación requerida cuando la nave espacial se acercaba a Bennu, buscando satélites naturales y otros peligros potenciales. [ 38 ] [ 40 ] El 12 de febrero de 2017, mientras se encontraba a 673 × 10 ^ 6 km (418 × 10 ^ 6 mi) de Júpiter , el instrumento PolyCam a bordo de OSIRIS-REx logró fotografiar el planeta gigante y tres de sus lunas: Calisto , Io y Ganímedes . [ 41 ]   

OSIRIS-REx pasó cerca de la Tierra el 22 de septiembre de 2017. [ 42 ]

Llegada y encuesta

El 3  de diciembre de 2018, la NASA confirmó que OSIRIS-REx había igualado la velocidad y la órbita de Bennu a una distancia de aproximadamente 19 km (12 mi) , alcanzando así el asteroide. OSIRIS-REx realizó sobrevuelos más cercanos a la superficie de Bennu, inicialmente a unos 6,5 km (4,0 mi) durante diciembre, para refinar aún más la forma y la órbita de Bennu. Los estudios espectroscópicos preliminares de la superficie del asteroide realizados por la nave espacial OSIRIS-REx detectaron la presencia de minerales hidratados en forma de arcilla . Si bien los investigadores sospechan que Bennu era demasiado pequeño para albergar agua, los grupos hidroxilo podrían provenir del agua presente en su cuerpo progenitor antes de que Bennu se separara. [ 43 ] [ 44 ]    

OSIRIS-REx entró en órbita alrededor de Bennu el 31  de diciembre de 2018 a unos 1,75 km (1,09 mi) para comenzar su extensa campaña de mapeo y detección remota para la selección de un sitio de muestreo. Esta es la distancia más cercana a la que una nave espacial ha orbitado un objeto celeste, más cerca que la órbita de Rosetta alrededor del cometa 67P / Churyumov –Gerasimenko a 7 km (4,3 mi) . [ 17 ] [ 45 ] A esta altitud, la nave espacial tardó 62 horas en orbitar Bennu. [ 46 ] Al final de su estudio detallado, la nave espacial entró en una órbita más cercana con un radio de 1 km (0,62 mi) . [ 47 ]      

Animación de OSIRIS-REx
Alrededor del Sol
Alrededor de 101955 Bennu
Aterrizaje en Bennu
Aterrizaje en la Tierra
  OSIRIS-REx · 101955 Bennu · Tierra · Sol         

Adquisición de muestras

Concepto artístico del instrumento TAGSAM en funcionamiento.

Procedimiento

Se realizaron ensayos antes del muestreo, durante los cuales los paneles solares se elevaron en una configuración en forma de Y para minimizar la posibilidad de acumulación de polvo durante el contacto y proporcionar mayor distancia al suelo en caso de que la nave espacial se inclinara (hasta 45°) durante el contacto. [ 30 ] El descenso fue muy lento, minimizando los encendidos de los propulsores antes del contacto para reducir la probabilidad de contaminación de la superficie del asteroide por propulsor de hidracina sin reaccionar . El 20  de octubre de 2020, se detectó el contacto con la superficie de Bennu mediante acelerómetros, y la fuerza del impacto fue disipada por un resorte en el brazo TAGSAM. [ 48 ]

Al entrar en contacto con la superficie mediante el instrumento TAGSAM, se liberó una ráfaga de gas nitrógeno para impulsar partículas de regolito de menos de 2 cm (0,8 pulgadas) hacia el cabezal de muestreo situado en el extremo del brazo robótico. Un temporizador de cinco segundos limitó el tiempo de recolección para minimizar la posibilidad de colisión, y la sonda realizó entonces una maniobra de retroceso para retirarse de forma segura. [ 30 ]  

El plan consistía en que OSIRIS-REx realizara una maniobra de frenado unos días después para detener la deriva que lo alejaba del asteroide, en caso de que fuera necesario regresar para otro intento de muestreo. Luego tomaría imágenes del cabezal TAGSAM para verificar que se hubiera obtenido una muestra. Si se obtenía una muestra, la nave espacial rotaría alrededor del eje corto del brazo de muestreo para determinar la masa de la muestra midiendo el momento de inercia y determinar si superaba los 60 g (2,1 oz) requeridos .  

Las maniobras de frenado y rotación se cancelaron cuando las imágenes del contenedor de muestras mostraron claramente que se había recolectado un gran exceso de material, parte del cual pudo escapar a través del sello del contenedor porque parte del material había atascado el mecanismo en posición abierta. El material recolectado se programó para su almacenamiento inmediato en la Cápsula de Retorno de Muestras. [ 49 ] [ 30 ] El 28 de octubre de 2020, el cabezal del recolector de muestras se aseguró en la cápsula de retorno. Tras la separación del cabezal del brazo del recolector, el brazo se retrajo a su configuración de lanzamiento, y la tapa de la Cápsula de Retorno de Muestras se cerró y se aseguró preparándose para regresar a la Tierra. [ 50 ] [ 51 ]

Además del mecanismo de muestreo masivo, las almohadillas de contacto en el extremo del cabezal de muestreo hechas de pequeños bucles de acero inoxidable ( velcro ) [ 52 ] recolectaron pasivamente granos de polvo más pequeños que1  mm .

Operaciones

Los cuatro sitios de muestreo candidatos finales
La exitosa recolección de muestras de octubre de 2020 muestra a OSIRIS-REx aterrizando en el sitio de muestreo Nightingale.
Recogida de muestras vista por la cámara de navegación (00:47; 20 de octubre de 2020)
Imágenes de la cabeza del TAGSAM que muestran que está llena de rocas y polvo recogidos de Bennu y que está filtrando material al espacio.
La sonda OSIRIS-REx almacenó con éxito su muestra del asteroide Bennu en octubre de 2020.
El recipiente de la muestra se cierra.

La NASA seleccionó los cuatro sitios candidatos finales para la toma de muestras en agosto de 2019, denominados Nightingale, Kingfisher, Osprey y Sandpiper. [ 53 ] El 12 de diciembre de 2019, anunciaron que Nightingale había sido seleccionado como el sitio principal para la toma de muestras y Osprey como el sitio de reserva. [ 54 ] Ambos se encontraban dentro de cráteres, Nightingale cerca del polo norte de Bennu y Osprey cerca del ecuador. [ 55 ]

La NASA planeó realizar el primer muestreo a finales de agosto de 2020; [ 56 ] La recolección de muestras Touch-and-Go (TAG) originalmente planeada por la NASA estaba programada para el 25 de agosto de 2020, pero se reprogramó para el 20 de octubre de 2020, a las 22:13 UTC. [ 57 ] [ 58 ] El 15 de abril de 2020, el primer ensayo de recolección de muestras se realizó con éxito en el sitio de muestreo Nightingale. El ejercicio llevó a OSIRIS-REx a tan solo 65 m (213 pies) de la superficie antes de realizar una maniobra de alejamiento. [ 59 ] [ 60 ] Un segundo ensayo se completó con éxito el 11 de agosto de 2020, llevando a OSIRIS-REx a 40 m (130 pies) de la superficie. Este fue el ensayo final antes de la recolección de muestras programada para el 20 de octubre de 2020, a las 22:13 UTC. [ 61 ] [ 62 ]    

A las 22:13 UTC, el 20 de octubre de 2020, OSIRIS-REx aterrizó con éxito en Bennu a una distancia de 200 millones de millas (320 millones de kilómetros) de la Tierra. [ 63 ] [ 64 ] La NASA confirmó mediante imágenes tomadas durante el muestreo que el muestreador había hecho contacto. La nave espacial aterrizó a 92 cm (36 pulgadas) de la ubicación objetivo. [ 65 ] [ 66 ] OSIRIS-REx recogió una muestra del asteroide que se estimó que pesaba al menos 2 onzas (57 gramos) después del aterrizaje. [ 18 ] Después de fotografiar el cabezal TAGSAM, la NASA concluyó que había rocas atascadas en la solapa de mylar destinada a mantener la muestra en su interior, lo que provocó que la muestra escapara lentamente al espacio. [ 67 ] Para evitar una mayor pérdida de la muestra a través de las aletas, la NASA canceló la maniobra de giro previamente planificada destinada a determinar la masa de la muestra, así como una maniobra de frenado de navegación, y decidió almacenar la muestra el 27 de octubre de 2020 en lugar del 2 de noviembre de 2020 como se había planeado originalmente, lo cual se completó con éxito. Se observó el cabezal colector suspendido sobre la Cápsula de Retorno de Muestras (SRC) después de que el brazo TAGSAM lo moviera a la posición adecuada para la captura, y posteriormente el cabezal colector se fijó al anillo de captura en la SRC. [ 67 ]      

Cuando el cabezal se acomodó en el anillo de captura de la cápsula de retorno de muestras el 28 de octubre de 2020, la nave espacial realizó una "verificación de retroceso", que ordenó al brazo TAGSAM que se retirara de la cápsula. Esta maniobra está diseñada para tirar del cabezal colector y asegurar que los pestillos, que lo mantienen en su lugar, estén bien asegurados. Tras la prueba, el equipo de la misión recibió telemetría que confirmaba que el cabezal estaba correctamente asegurado en la cápsula de retorno de muestras. Posteriormente, el 28 de octubre de 2020, se desconectaron dos partes mecánicas del brazo TAGSAM: el tubo que transportaba el gas nitrógeno al cabezal TAGSAM durante la recolección de muestras y el propio brazo TAGSAM. Durante las siguientes horas, el equipo de la misión ordenó a la nave espacial que cortara el tubo que agitaba la muestra a través del cabezal TAGSAM durante la recolección de muestras y que separara el cabezal colector del brazo TAGSAM. Una vez que el equipo confirmó que estas actividades se habían realizado, ordenó a la nave espacial, el 28 de octubre de 2020, que cerrara y sellara la Cápsula de Retorno de Muestras, el paso final del proceso de almacenamiento de las muestras de Bennu. [ 68 ] Para sellar la CRC, la nave espacial cerró la tapa y luego aseguró dos pestillos internos. Al inspeccionar las imágenes, se observó que algunas partículas habían escapado del cabezal colector durante el procedimiento de almacenamiento, pero se confirmó que ninguna partícula obstaculizaría el proceso de almacenamiento, ya que el equipo confiaba en que una cantidad abundante de material permanecía dentro del cabezal, más de los 60 g (2,1 oz) necesarios, es decir, 121,6 g (4,29 oz) . [ 11 ] La muestra de Bennu se almacenó de forma segura y estaba lista para su viaje a la Tierra. Con el cabezal colector seguro dentro de la CRC, ya no se perderían fragmentos de la muestra. [ 69 ]    

Devolución de muestra

Dos miembros del equipo de recuperación examinan la cápsula de retorno tras el aterrizaje.
Fotografía de cerca de la cápsula de retorno al aterrizar.
Zona de aterrizaje prevista de la cápsula de retorno en Utah.

El 7 de abril de 2021, OSIRIS-REx completó su último sobrevuelo de Bennu y comenzó a alejarse del asteroide. [ 70 ] El 10  de mayo de 2021, la nave espacial abandonó las proximidades de Bennu y comenzó su viaje de dos años a la Tierra con la muestra del asteroide. [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]

El 24 de septiembre de 2023, a las 4:42  a. m. MDT , a una distancia de 63 000 millas (101 000 kilómetros) de la Tierra, eyectó la cápsula de retorno de muestras, que reingresó a la atmósfera a 27 650 millas por hora (44 500 km/h) . [ 74 ] Debido a un error en el cableado, el paracaídas de frenado no se desplegó según lo planeado a 100 000 pies (30 400 metros). [ 75 ] Sin embargo, el paracaídas principal se liberó cuando la nave espacial alcanzó aproximadamente 9000 pies (2700 metros), y sobrevivió al despliegue a pesar de velocidades más altas de lo previsto. [ 75 ] Alrededor de las 8:52 a. m. MDT la cápsula aterrizó a 11 mph (18 km/h) en el Campo de Pruebas y Entrenamiento de Utah , un minuto antes de lo previsto. [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] La nave espacial principal maniobró para tomar una trayectoria que la alejara de la Tierra para su misión extendida a Apophis en 2029 llamada OSIRIS-APEX. [ 78 ]    

A las 10:15  a. m. MDT, la cápsula fue retirada del lugar de aterrizaje en helicóptero. La muestra será analizada en la Dirección de Investigación y Exploración de Astromateriales (ARES) de la NASA y en el Centro de Conservación de Muestras Extraterrestres de Japón . [ 77 ] [ 79 ] ARES considerará y distribuirá a organizaciones de todo el mundo las solicitudes de muestras de asteroides. [ 23 ]

El 11 de octubre de 2023, se abrió la cápsula recuperada para revelar una "primera mirada" al contenido de la muestra del asteroide. [ 12 ] El 13 de diciembre de 2023 se informaron nuevas observaciones que revelaron moléculas orgánicas y materiales desconocidos que requieren estudio para determinar su composición. [ 80 ] [ 81 ]

Algunos sujetadores dañados impidieron la apertura inmediata, pero, después de tres meses, el 13 de enero de 2024, la NASA informó haber abierto completamente el contenedor recuperado. [ 82 ] [ 83 ] En total, se recuperaron 121,6 g (4,29 oz) de material asteroide del contenedor de muestras. [ 11 ] [ 84 ]  

Las muestras estuvieron disponibles para la investigación científica mundial a solicitud del 1  de abril de 2024. [ 85 ] El 15 de mayo de 2024, se publicó un resumen de los estudios analíticos preliminares sobre las muestras devueltas. [ 86 ] En enero de 2025, la NASA reveló que, si bien las muestras no mostraron evidencia de vida, su contenido sugiere que las condiciones necesarias para el surgimiento de la vida probablemente estaban muy extendidas en el sistema solar primitivo. [ 87 ] La cantidad de amoníaco, una sustancia volátil, en las muestras indica que Bennu surgió de las regiones exteriores más frías del espacio. [ 87 ]

En enero de 2025, se informó que se había identificado una amplia gama de compuestos orgánicos ricos en carbono y nitrógeno en muestras traídas de Bennu, incluyendo 14 de los 20 aminoácidos que componen las proteínas en los organismos terrestres, así como las cuatro nucleobases (adenina, timina, citosina y guanina) que son los componentes esenciales del ADN y el ARN. Las muestras contienen una mezcla casi equitativa de aminoácidos levógiros (L) y dextrógiros (D), lo que plantea interrogantes sobre si asteroides como Bennu ayudaron a moldear la bioquímica de la Tierra. [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]

Misión extendida OSIRIS-APEX

El 25 de abril de 2022, la NASA confirmó que la misión se extendería. Después de depositar su muestra en la Tierra el 24 de septiembre de 2023, la misión se convirtió en OSIRIS-APEX (Apophis Explorer). [ 78 ] Como sugiere el nuevo nombre, su próximo objetivo será el asteroide cercano a la Tierra (y objeto potencialmente peligroso ) 99942 Apophis . Apophis hará un paso extremadamente cercano a la Tierra el 13 de abril de 2029, aunque no hay posibilidad de impacto durante este ni en ningún sobrevuelo posterior en el futuro cercano. Las observaciones de Apophis comenzarán el 8 de abril de 2029, y unos días después, el 21 de abril, está previsto que OSIRIS-APEX se encuentre con el asteroide. [ 91 ] OSIRIS-APEX orbitará Apophis durante unos 18 meses en un régimen similar al de Bennu. La nave espacial realizará una maniobra, similar a la recolección de muestras en Bennu, utilizando sus propulsores para perturbar la superficie de Apophis, con el fin de exponer y estudiar espectralmente el subsuelo y el material que se encuentra debajo. [ 16 ] La misión, inicialmente propuesta para ser cancelada con el presupuesto del año fiscal 2026, se salvó después de que los legisladores incluyeran financiación continua para el proyecto en el proyecto de ley.

Animación de OSIRIS-APEX
Alrededor del Sol
Alrededor de 99942 Apofis
  OSIRIS-APEX · 99942 Apophis · Tierra · Sol         

Nombre

OSIRIS-REx y OSIRIS-APEX son acrónimos, y cada letra o combinación de letras se relaciona con una parte de los respectivos proyectos: [ 92 ]

  • O – Orígenes
  • SI – Interpretación Espectral
  • RI – Identificación de recursos
  • S – Seguridad
  • REx – Explorador de regolito
  • APEX – Explorador de Apophis

Cada una de estas palabras fue elegida para representar un aspecto de esta misión. [ 92 ] Por ejemplo, la S, de seguridad, significa la seguridad de la Tierra frente al impacto de objetos cercanos a la Tierra (NEO) peligrosos. [ 92 ] Específicamente, se refiere a una mejor comprensión del efecto Yarkovsky , que puede alterar las trayectorias de los cuerpos en órbita. [ 92 ] Regolith Explorer significa que la misión estudiará la textura, la morfología, la geoquímica y las propiedades espectrales del regolito del asteroide Bennu, mientras que Apophis Explorer corresponde al estudio del asteroide Apophis. [ 92 ]

Cuando se propuso su concepto de patrimonio en el Programa Discovery en 2004, se le llamó simplemente OSIRIS, y REx, por "Explorador de Regolito", se usó de forma descriptiva en lugar de como parte del nombre. [ 93 ]

El nombre de la misión en sí era una referencia al dios Osiris . Dante Lauretta, investigador principal adjunto de la misión, fue descrito como "un aficionado a la mitología" por el investigador principal de la misión, Michael Drake: "Estaba garabateando en una libreta y tratando de capturar los temas principales de lo que estamos tratando de hacer con esta misión: estudiar los orígenes de la vida, identificar recursos, seguridad planetaria en forma de desviación de asteroides, y se dio cuenta de que de ahí sacó el nombre de Osiris, un antiguo dios de Egipto que pudo haber sido uno de los primeros faraones". [ 94 ] [ 95 ] De manera similar a como Osiris en la mitología enseñó agricultura a la humanidad, lo que trajo civilización y vida a Egipto, OSIRIS-REx tiene como objetivo traer muestras de un asteroide que pueden contener materia orgánica que condujo al origen de la vida en la Tierra. [ 96 ] Rex es la palabra latina para rey, lo que es una referencia a Osiris como un rey mítico de Egipto.

El asteroide Bennu recibe su nombre del ave mitológica de la mitología del antiguo Egipto , asociada con el Sol y la creación del cosmos, mientras que el asteroide de la segunda misión recibe su nombre del antiguo dios egipcio Apofis , asociado con el caos y la destrucción. [ 97 ] Tanto el asteroide Bennu como el Apofis reciben su nombre de figuras de la mitología egipcia, al igual que OSIRIS-REx.

Objetivos científicos

Infografía sobre la cápsula de devolución de muestras

Los objetivos científicos de la misión son: [ 98 ]

  • Devuelva y analice una muestra de regolito de asteroide carbonáceo prístino en cantidad suficiente para estudiar la naturaleza, la historia y la distribución de sus minerales y compuestos orgánicos constituyentes.
  • Mapear las propiedades globales, la química y la mineralogía de un asteroide carbonáceo primitivo para caracterizar su historia geológica y dinámica y proporcionar contexto para las muestras recuperadas.
  • Documentar la textura, la morfología, la geoquímica y las propiedades espectrales del regolito en el sitio de muestreo in situ a escalas de hasta milímetros.
  • Medir el efecto Yarkovsky (una fuerza térmica sobre el objeto) en un asteroide potencialmente peligroso y determinar las propiedades del asteroide que contribuyen a este efecto.
  • Caracterizar las propiedades globales integradas de un asteroide carbonáceo primitivo para permitir una comparación directa con los datos telescópicos terrestres de toda la población de asteroides.

Las observaciones telescópicas han ayudado a definir la órbita de 101955 Bennu , un objeto cercano a la Tierra (NEO) con un diámetro medio en el rango de 480 a 511 m (1575 a 1677 pies) . [ 99 ] Completa una órbita alrededor del Sol cada 436,604 días (1,2 años). Esta órbita lo acerca a la Tierra cada seis años. Aunque la órbita es razonablemente bien conocida, los científicos continúan refinándola. Es fundamental conocer la órbita de Bennu porque cálculos recientes produjeron una probabilidad acumulada de 1 en 1410 (o 0,071 %) de impacto con la Tierra entre 2169 y 2199. [ 100 ] Uno de los objetivos de la misión es refinar la comprensión de los efectos no gravitacionales (como el efecto Yarkovsky ) en esta órbita y las implicaciones de esos efectos para la probabilidad de colisión de Bennu. Conocer las propiedades físicas de Bennu será fundamental para que los futuros científicos comprendan al desarrollar una misión para evitar el impacto de asteroides . [ 101 ]  

Presupuesto

Modelo 3D de OSIRIS-REx
Plataforma de instrumentos OSIRIS-REx
  • Dimensiones: Largo 2,4 m (7 pies 10 pulgadas) , ancho 2,4 m (7 pies 10 pulgadas) , alto 3,15 m (10,3 pies) [ 2 ]        
  • Ancho con paneles solares desplegados: 6,17 m (20,2 pies) [ 2 ]  
  • Energía: Dos paneles solares generan entre 1226 y 3000 vatios, dependiendo de la distancia de la nave espacial al Sol. La energía se almacena en baterías de iones de litio . [ 2 ]
  • Sistema de propulsión: Basado en un sistema monopropelente de hidracina desarrollado para el Mars Reconnaissance Orbiter , que transporta 1230 kg (2710 lb) de propelente y helio. [ 102 ]  
  • La cápsula de retorno de muestras reingresó a la atmósfera terrestre mediante un aterrizaje asistido por paracaídas. La cápsula con las muestras encapsuladas fue recuperada de la superficie terrestre y está siendo estudiada, al igual que se hizo con la misión Stardust .

Instrumentos

Además de su equipo de telecomunicaciones, la nave espacial lleva un conjunto de instrumentos para obtener imágenes y analizar el asteroide en múltiples longitudes de onda, [ 103 ] y recuperar una muestra física para traerla de vuelta a la Tierra. La Planetary Society coordinó una campaña para invitar a las personas interesadas a que sus nombres o ilustraciones, inspirados en el espíritu de exploración de la misión, se guardaran en un microchip a bordo de la nave espacial. [ 104 ]

OCAMS

Conjunto de cámaras de imagen

El conjunto de cámaras OSIRIS-REx (OCAMS) consta de PolyCam, MapCam y SamCam. [ 103 ] En conjunto, obtienen información sobre el asteroide Bennu mediante el mapeo global, el reconocimiento y la caracterización de los sitios de muestreo, imágenes de alta resolución y registros de la adquisición de muestras. [ 105 ]

  • PolyCam, un telescopio de 20 cm (7,9 pulgadas) , adquirió imágenes de luz visible con una resolución cada vez mayor al acercarse al asteroide e imágenes de superficie de alta resolución desde la órbita.  
  • MapCam busca satélites y columnas de desgasificación. Cartografía el asteroide en cuatro canales: azul, verde, rojo e infrarrojo cercano, y aporta información al modelo de la forma de Bennu, además de proporcionar imágenes de alta resolución de los posibles lugares de muestreo.
  • SamCam documenta continuamente la adquisición de muestras.

OVIRS

OVIRS

El espectrómetro visible e infrarrojo OSIRIS-REx (OVIRS) es un espectrómetro que mapea minerales y sustancias orgánicas en la superficie del asteroide. [ 103 ] Proporciona datos espectrales de disco completo del asteroide con una resolución de 20 m. Mapea desde el azul hasta el infrarrojo cercano, 400–4300 nm , con una resolución espectral de 7,5–22 nm . [ 106 ] Estos datos se utilizaron junto con los espectros OTES para guiar la selección del sitio de muestreo. Los rangos espectrales y los poderes de resolución son suficientes para proporcionar mapas de superficie de carbonatos , silicatos , sulfatos , óxidos , agua adsorbida y una amplia gama de compuestos orgánicos .

OTES

OTES

El espectrómetro de emisión térmica (OTES) de OSIRIS-REx proporciona mapas espectrales de emisión térmica e información espectral local de los sitios de muestreo candidatos en el canal infrarrojo térmico que abarca de 4 a 50 μm, nuevamente para mapear sustancias minerales y orgánicas. [ 103 ] El rango de longitud de onda , la resolución espectral y el rendimiento radiométrico son suficientes para resolver e identificar minerales de silicatos, carbonatos, sulfatos, fosfatos, óxidos e hidróxidos. OTES también se utiliza para medir la emisión térmica total de Bennu en apoyo del requisito de medir la radiación emitida globalmente.

Basándose en el rendimiento de Mini-TES en el entorno polvoriento de la superficie de Marte, OTES fue diseñado para ser resistente a la contaminación extrema por polvo en los elementos ópticos.

REXIS

El espectrómetro de imágenes de rayos X del regolito (REXIS) proporcionó un mapa de espectroscopia de rayos X de Bennu para determinar la abundancia de elementos. [ 103 ] REXIS fue un desarrollo colaborativo de cuatro grupos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard , con la posibilidad de involucrar a más de 100 estudiantes durante todo el proceso. REXIS se basó en hardware de vuelos espaciales, minimizando así los riesgos técnicos, de cronograma y de costos. [ 107 ]

REXIS es un telescopio de rayos X blandos (0,3–7,5 keV) con apertura codificada que capta imágenes de la emisión de fluorescencia de rayos X producida por la absorción de rayos X solares y viento solar por elementos en el regolito de Bennu, lo que da lugar a emisiones locales de rayos X. Las imágenes se formaron con una resolución de 21 minutos de arco (resolución espacial de 4,3 m a una distancia de 700 m). La formación de imágenes se logró correlacionando la imagen de rayos X detectada con una máscara aleatoria de 64×64 elementos (  píxeles de 1,536 mm). REXIS almacenó datos para cada evento de rayos X para maximizar el uso del almacenamiento de datos y minimizar el riesgo. Los píxeles se direccionaron en bins de 64×64 y el rango de 0,3–7,5 keV se cubrió con cinco bandas anchas y 11 bandas de líneas estrechas. Se intercaló una marca de tiempo con una resolución de 24 segundos con los datos del evento para tener en cuenta la rotación de Bennu. Las imágenes se reconstruyeron en tierra después de la descarga de la lista de eventos. Las imágenes se formaron simultáneamente en 16 bandas de energía centradas en las líneas dominantes de elementos superficiales abundantes desde OK (0,5 keV) hasta Fe-Kβ (7 keV), así como en el continuo representativo. Durante la fase orbital 5B, una órbita de 21 días a 700 m de la superficie de Bennu, se esperaba un total de al menos 133 eventos/píxel de asteroide/banda de energía por debajo de 2  keV; suficiente para obtener restricciones significativas sobre las abundancias de elementos a escalas mayores de 10 m.

El 11 de noviembre de 2019, mientras observaban el asteroide con REXIS, estudiantes universitarios e investigadores involucrados en la misión descubrieron inesperadamente un estallido de rayos X proveniente de un agujero negro llamado MAXI J0637-430 ubicado a 30.000 años luz de distancia. [ 108 ]

OLA

El altímetro láser OSIRIS-REx (OLA) es un instrumento de escaneo y lidar que proporcionará información topográfica de alta resolución durante toda la misión. [ 103 ] La información recibida por OLA crea mapas topográficos globales de Bennu, mapas locales de posibles sitios de muestreo, mediciones de distancia para apoyar a otros instrumentos y análisis de navegación y gravedad.

OLA escanea la superficie de Bennu a intervalos específicos para cartografiar rápidamente toda la superficie del asteroide y lograr su objetivo principal: generar mapas topográficos locales y globales. Los datos recopilados por OLA también se utilizarán para desarrollar una red de control con respecto al centro de masa del asteroide y para mejorar y perfeccionar los estudios gravitacionales de Bennu.

OLA cuenta con un receptor común y dos conjuntos de transmisores complementarios que mejoran la resolución de la información recibida. El transmisor láser de alta energía de OLA se utiliza para la medición de distancias y la cartografía en un rango de 1 a 7,5 km (0,62 a 4,66 millas) . El transmisor de baja energía se utiliza para la medición de distancias y la obtención de imágenes en un rango de 0,5 a 1 km (0,31 a 0,62 millas) . La frecuencia de repetición de estos transmisores determina la velocidad de adquisición de datos de OLA. Los pulsos láser de ambos transmisores, de baja y alta energía, se dirigen a un espejo de escaneo móvil, alineado con el campo de visión del telescopio receptor, lo que limita los efectos de la radiación solar de fondo. Cada pulso proporciona la distancia, el acimut, la elevación, la intensidad recibida y una marca de tiempo del objetivo.    

OLA fue financiado por la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y construido por MDA en Brampton , Ontario , Canadá. [ 109 ] OLA fue entregado para su integración con la nave espacial el 17 de noviembre de 2015. [ 110 ] El científico principal del instrumento OLA es Michael Daly de la Universidad de York . [ 111 ]

TAGSAM

Prueba del brazo TAGSAM antes del lanzamiento

El sistema de retorno de muestras, denominado Mecanismo de Adquisición de Muestras Touch-And-Go (TAGSAM), consta de un cabezal de muestreo con un brazo articulado de 3,35 m (11,0 pies) . [ 2 ] [ 103 ] Una fuente de nitrógeno integrada permite realizar hasta tres intentos de muestreo independientes para obtener al menos 60 g (2,1 oz) de muestra en total. Las almohadillas de contacto superficial también recogen material de grano fino.    

Entre las características más destacadas del instrumento y la técnica TAGSAM se incluyen:

  • Velocidad de aproximación relativa de 10 cm/s (3,9 pulg/s) [ 112 ]  
  • Contacto a menos de 25 m (82 pies) de la ubicación seleccionada.  
  • OCAMS documenta el muestreo a 1  Hz.
  • Recoja muestras en menos de cinco segundos, un chorro anular directo de nitrógeno (N₂ ) fluidiza el regolito, una almohadilla de contacto superficial captura la muestra de la superficie.
  • Verificar la recolección de muestras a granel mediante el cambio de inercia de la nave espacial; muestreo de superficie mediante el cabezal de muestreo por imágenes
  • El cabezal de muestreo se almacenó en una cápsula de retorno de muestras y se devolvió a la Tierra.

Cooperación con JAXA

Hayabusa2 es una misión similar de JAXA para recolectar muestras del asteroide cercano a la Tierra 162173 Ryugu . Llegó al asteroide en junio de 2018, partió en noviembre de 2019 después de dos recolecciones de muestras exitosas y regresó a la Tierra en diciembre de 2020. La cápsula de recuperación de Hayabusa2 reingresó a la atmósfera terrestre y aterrizó en Australia, según lo planeado, el 5  de diciembre de 2020. El contenido de las muestras se analizaría exhaustivamente, incluyendo el contenido de agua, para proporcionar pistas sobre la formación inicial del asteroide. El módulo principal de Hayabusa2 está realizando un procedimiento de giro para "empujarlo" hacia su próximo destino, el asteroide 1998KY26, para 2031. Debido a que las dos misiones eran similares y tenían cronogramas superpuestos (OSIRIS-REx aún estaba en la fase de retorno), la NASA y JAXA firmaron un acuerdo para colaborar en el intercambio de muestras e investigación. [ 113 ] [ 114 ] Los dos equipos se visitaron mutuamente: representantes de JAXA visitaron el Centro de Operaciones Científicas de OSIRIS-REx en la Universidad de Arizona , y miembros del equipo OSIRIS-REx viajaron a Japón para reunirse con el equipo Hayabusa2. [ 115 ] [ 116 ] Los equipos están compartiendo software, datos y técnicas de análisis, y eventualmente intercambiarán porciones de las muestras que regresen a la Tierra. [ 117 ] [ 118 ]

OSIRIS-REx II

OSIRIS-REx II fue un concepto de misión de 2012 para replicar la nave espacial original en una misión doble, con el segundo vehículo recolectando muestras de las dos lunas de Marte, Fobos y Deimos . Se afirmó que esta misión sería la forma más rápida y económica de obtener muestras de las lunas. Marte I y II son ahora los objetivos de otra misión, liderada por JAXA, llamada MMX , que se lanzará en 2026. [ 119 ] [ 120 ] [ 121 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Orígenes, Interpretación espectral, Identificación de recursos, Seguridad, Explorador de regolito

Referencias

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