Americká sonda, která má na Zemi dopravit vzorky z asteroidu Bennu vstoupila 17. srpna do další fáze své mise. Nyní je již v přibližovací fázi, ale ta potrvá ještě několik měsíců. Již brzy se můžeme těšit na první fotky cílového asteroidu, které měly být pořízeny ze vzdálenosti dvou milionů kilometrů. Pomalu se dostáváme do fáze, kdy začne více než dvouletá etapa výzkumu asteroidu, která skončí odletem k Zemi naplánovaným na březen roku 2021. Oficiální termín příletu sondy k cíli je stanoven na 3. prosince, kdy sonda začne oblétávat asteroid, aby jej prozkoumala hezky zblízka ze všech stran. U Bennu bude mapovat jeho povrch, studovat složení a vyhledávat vhodné místo pro pětisekundový dotyk, během kterého má odebrat vzorky materiálu z povrchu. Mise je rozdělena do devíti samostatných fází, přičemž každá z nich je navržena tak, aby pozemní specialisté získali maximum informací o asteroidu, naučili se bezpečně pracovat v jeho těsné blízkosti a vybrali vhodné místo k odběru vzorků.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org/
Překlad: Dušan Majer
PŘIBLIŽOVÁNÍ
V této fázi se sonda momentálně nachází – jak již byl uvedeno výše, přibližovací fáze začala 17. srpna, kdy sonda překonala vzdálenost dvou milionů kilometrů od cíle. Fáze skončí 3. prosince příletem k cíli. Hlavním úkolem v této fázi je vizuálně lokalizovat asteroid a poprvé pořídit jeho fotky. Kromě toho bude sonda prozkoumávat okolí asteroidu a vyhledávat v něm potenciální rizika. Sonda samozřejmě má během přibližovací fáze fotografovat zvětšující se cíl, aby vědci mohli zpřesňovat model tvaru asteroidu, určit souřadnicový systém a pochopit jeho rotaci.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org
PŘEDBĚŽNÝ PRŮZKUM
Tato fáze začne příletem sondy k Bennu 3. prosince a během ní bude sonda poprvé pracovat kolem asteroidu. Inženýři naplánovali celkem pět průletů nad severním pólem, rovníkem a jižním pólem ve vzdálenosti 7 kilometrů. Hlavním vědeckým úkolem v této fázi je odhadnout hmotnost asteroidu, zpřesnit model jeho rotace a vytvořit globální model tvaru s rozlišením 75 centimetrů.
OBĚŽNÁ DRÁHA A
Ještě před koncem letošního roku by měla začít tato fáze, při které již sonda nebude provádět let ve formaci s asteroidem, ale vstoupí na jeho stabilní oběžnou dráhu. Tato fáze nemá žádné hlavní vědecké cíle – jejím úkolem je poskytnout operačnímu týmu zkušenosti s navigací v těsné blízkosti relativně malého objektu (Bennu má odhadovaný průměr cca. 500 metrů). Sonda bude kolem asteroidu obíhat ve vzdálenosti cca. 1,4 – 2 kilometry a jeden oběh zabere zhruba 50 hodin. Ještě žádná sonda neobíhala kolem malého tělesa v takové blízkosti!
V této fázi přejde navigační tým od orientace podle hvězd k orientaci založené na sledování povrchových útvarů. S využitím například balvanů či kráterů se budou snažit určit pozici a orientaci sondy v prostoru. Díky tomu bude možné manévrovat velmi přesně – tato vlastnost bude nedocenitelná během dalších fází.
Zdroj: https://directory.eoportal.org
DETAILNÍ VÝZKUM: BASEBALLOVÝ DIAMANT
V této fázi, která má začít zhruba v polovině února 2019, začne ten pravý hloubkový výzkum asteroidu. Sonda provede několik průletů kolem asteroidu, aby získala široké spektrum snímků z různých úhlů. V této fázi by měl spektrometr OTES vytvořit globální mapu chemického složení povrchu asteroidu. Snímky pořízené v této fázi budou mít dostatečné rozlišení k vytvoření digitálních map a globální mozaiky, ve které se začnou hledat místa vhodná pro odběr materiálu. Oblasti budou analyzovány celkově a dostanou označení bezpečná × nebezpečná, přičemž výsledky budou zaneseny do rizikové mapy.
Pokud Vás zaujal název této fáze, pak vězte, že pochází z časné éry návrhu této mise – pozice, mezi kterými se bude sonda přesouvat byly navrženy ve tvaru, který odpovídá pozicím hráčů v baseballu. Od té doby se sice plány změnily a sonda bude využívat jinou dráhu, ovšem jméno této fázi již zůstalo.
DETAILNÍ VÝZKUM: ROVNÍKOVÉ STANICE
Zhruba v polovině dubna začne fáze, při které sonda provede vědecká pozorování, která pozemní týmy potřebují při hledání ideálního odběrného místa. K získání těchto údajů provede sonda sérii několika přesunů mezi severním a jižním pólem asteroidu, během kterých bude provádět pozorování ze sedmi různých míst nad rovníkem. Tato data budou analyzována k podrobnému pochopení geologie asteroidu. Sonda bude v této fázi pátrat také po výtryscích prachu a plynů.
Sonda bude během této fáze provádět široké spektrum různých měření a pozemní týmy se je budou snažit zkombinovat za účelem vytvoření Globální mapy vědeckých hodnot (Global Science Value Map), Globální mapy bezpečnosti (Global Safety Map) a Globální mapy odběratelnosti vzorků (Global Sampleability Map). Na konci této fáze budou mít týmy dostatek informací k vytipování 12 kandidátů pro odběr vzorků. Kromě toho bude asteroid globálně zmapován, čímž bude dokončen hlavní vědecký úkol mise.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org
OBĚŽNÁ DRÁHA B
Ještě na konci minulé fáze, zhruba v první polovině června 2019, vstoupí sonda na velmi blízkou oběžnou dráhu ve vzdálenosti pouze 1 kilometr od asteroidu, čímž začne nová fáze celé mise. Nyní bude zlomen vzdálenostní rekord stanovený během fáze Oběžná dráha A. Hlavním vědeckým cílem této fáze je vytváření globální mapy asteroidu, zpřesňování tvaru objektu podle dat z přístroje OLA, ale také provádění radiových experimentů. Získaná data pomohou při zužování výběru kandidátských míst pro odběr vzorků, přičemž zohledňovat se budou tři klíčové faktory – bezpečnost, možnost odběru vzorků a vědecká hodnota. Na konci této fáze by měl být výběr zúžen na primární a záložní odběrnou oblast.
PRŮZKUM
V polovině září 2019 provede sonda sérii průzkumných pozorování v nízké výšce nad hlavní a záložní přistávací oblastí. Sonda by měla prolétávat pouze 225 metrů nad povrchem asteroidu a vědci očekávají, že se jim podaří detekovat objekty až do velikosti dvou centimetrů. Kontextové snímky daných oblastí budou pořízeny během přeletů ve větší výšce – zhruba 525 metrů. Obě místa budou plně prozkoumána, aby mohly týmy okamžitě začít plánovat odběr vzorků ze záložní lokality, pokud by to bylo nutné.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org/
NÁCVIK
Samotný odběr vzorků je složitá a důležitá část celé mise a proto mu budou předcházet minimálně dva nácviky před finálním odběrem. Během prvního nácviku, který přijde zhruba v polovině prosince 2019, sonda vyzkouší opuštění své oběžné dráhy a sestoupí do předem definované oblasti, která se označuje jako Checkpoint. Ta se nachází 125 metrů nad místem pro odběr vzorků a pak se vrátí na oběžnou dráhu. Při druhé zkoušce udělá sonda všechno stejně jako při tom prvním, ale po Checkpointu bude klesat až do tzv. Matchpointu – zde se bude chvíli vznášet nad místem pro odběr a pak se vrátí na oběžnou dráhu. Během každého cvičného sestupu bude sonda sbírat a analyzovat údaje o pozici, využije svůj LIDAR a snímky z kamer OCAMS a TAGCAM. Pozemní tým pak vše vyhodnotí a ověří chování systému před skutečným odběrem.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org
TAG (TOUCH-AND-GO)
Na přelomu června a července 2020 přijde zlatý hřeb celé mise, při kterém sonda použije svůj systém TAGSAM (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) k odběru vzorků regolitu z povrchu Bennu. Jedná se o pohyblivou paži, na jejímž konci se nachází válcovitá hlavice. Během sestupu (manévr TAG) bude paže natažena směrem k povrchu. Při kontaktu dojde setrvačností sondy k zatlačení hlavice do regolitu na dobu asi pěti sekund – tak krátká chvíle musí stačit na odběr vzorků. Při kontaktu dojde k otevření ventilu nádoby se stlačeným dusíkem, takže plyn zvíří prach a jemné kamínky, které následně zachytí odběrná hlavice.
Sonda pak zapálí své motory, aby se vzdálila od povrchu a pozemní týmy zkontrolují odebrané množství. S nataženým ramenem roztočí sondu a srovnáním dat o setrvačnosti s podobným měřením před odběrem se ujistí, zda se podařilo odebrat dostatek materiálu. Hlavice disponuje třemi dusíkovými nádobami, takže sonda může provést až tři odběry. Po ujištění, že odběr byl úspěšný, bude hlavice uložena do návratového pouzdra, které je určené k návratu na Zemi. Po úspěšném uložení se sonda vzdálí od asteroidu do bezpečné vzdálenosti, kde zůstane až do odletu v březnu 2021, čímž vstoupí do poslední (návratové) fáze.
Zdroje informací:
https://www.asteroidmission.org/
https://directory.eoportal.org/
Zdroje obrázků:
https://directory.eoportal.org/documents/163813/3599462/OsirisREx_Auto19.jpeg
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2018/02/Asteroid-Operations-Timeline.png
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2018/05/Prelim-Survey-for-Web.jpg
https://directory.eoportal.org/documents/163813/3599462/OsirisREx_Auto15.jpeg
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2018/05/Orbital-B-for-Web.jpg
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2018/05/OREx_MatchPoint-short-2.gif
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2018/05/TAGSAM_HEAD.gif
Gravitační plnění zásobníku, tak jak je prezentováno v animaci určitě nebude fungovat. Minigravitace nepřekoná proud plynu a zvířené částice ulpí na “ sítech otvorů v hlavici “ a zcela určitě nebudou padat ke dnu a disciplinovaně plnit prostor odspoda nahoru. Chybí mi informace, jak jsou tato síta “ hustá“ a jaké částice již jimi neprojdou. Pokud se týče dvou dalších případných odběrů bude nutné vždy opakovat celé přiblížení a je otázka v jakém časovém horizontu se tak stane a zda se druhý případně třetí odběr bude provádět na stejné lokalitě.
Zajímavé bude srovnání výkonů sondy s Japonci, obě sondy jdou za plněním primárního úkolu zcela odlišnou cestou. Japonci jsou nesporně ve výhodě neb sondu stavěli na základě výsledku, byť nevalného, své první mise s H-1.
A proč vyžadujete disciplinované padání ke dnu?
Operace má trvat pět sekund. Na animaci je vidět, jak se během této krátké doby postupně naplnil zásobník do poloviny směrem od povrchu asteroidu. Aby se tam částice postupně ukládaly musí ne ně působit nějaká síla směrem k povrchu asteroidu, mikrogravitace asteroidu to nebude, odhaduji, že gravitační zrychlení na povrchu asteroidu bude v mm/s2 a to nestačí.
v clank sa pise: „Při kontaktu dojde k otevření ventilu nádoby se stlačeným dusíkem, takže plyn zvíří prach a jemné kamínky, které následně zachytí odběrná hlavice.“ cize dusik by mal zabezpecit nejaku tu hybnost pre prach a kamienky. A opat: „Sonda pak zapálí své motory, aby se vzdálila od povrchu…“ tym padom mame dalsiu zlozku hybnosti, ktora sposobi, ze sa zachyteny material dostane na miesto, kde je to nevyhnutne.
Treba si uvedomit, ze mnozstvo materialu nebude v radoch ton, alebo kilogramov.
Na animaci se materiál jasně ukládá do zásobníku gravitací, jen pochybuji že místní gravitace bude tak účinná aby toto ukládání umožnila. Nic víc, nic míň.
Animaciu by som videl na hrube vykreslenie ako to bude priblizne vyzerat pri bagrovani, nerobil by som z nej ziadne dalekosiahle zavery. Do nej nejde vtesnat kazdy detail. Vidiet, ze aj samotni autori sa chceli poistit a umoznia odber vzoriek pomocou dusika trikrat.
Máš obrovské oči, budeme jasať ak to bude 1 g
pb 🙁 🙂
Ouch, to je strasna skoda, ze jste si nevzpomnel pred dvema lety, kdyz byla sonda jeste na zemi. Ted to bude jen promarnena prilezitost.
Je tam iba mikrogravitácia, môžete takmer bez preháňania počítať s nulovou gravitáciou. Všetko bude výlučne až po štart z povrchu riadiť iba pohyb plynu – dusíku.
pb :
)
Konstruktéři nejsou idioti a to, co vás napadne od stolu za počítačem oni dávno 100x prošli tam a zpátky. Tím jsem si naprosto jistý.
Vzpomínám si na několik sond, které chybou konstruktérů (nebo spíš programátorů) skončilybuď rozmlácené na Marsu nebo odpařené v zemské atmosféře, takže na postup 100x tam a zpátky bych nedal ani stravenky na svůj dnešní oběd.
Alois jen komentuje zjevnou chybu v animaci – zda jde o chybu animátora nebo konstruktérů, se dozvíme. Osobně to typuji spíš na „nadsazení“ aby byl postup zřejmý, v reálu asi budou rádi, když filtry zachytí pár gramů materiálu – ale to zase možná budou těžko ověřovat změnou setrvačnosti…?
Já tedy vidím spíš problém ve zmrzlém povrchu, který expandující plyn ještě o něco ochladí, takže se možná nic (co by stálo za řeč) neuvolní. Možná by byla účinnější trochu „přihřátá“ sonda 🙂
No, poslední dobou to začíná být hodně zajímavé. Pane Alois, dobrý postřeh. Jinak se zase na stará kolena mám na co těšit.
Řekl bych, že pan Alois podceňuje jednu drobnost, a sice to, že plyn na konci zařízení uniká do vakua a tím pádem v záchytné komoře bude minimální tlak
pak je i malé zrychlení dostatečné na to, aby prach sedal dolů, nemusí překonávat odpor plynu ….
Pave69: pro zmrzlý povrch potřebujete vodu, a ta v tom prachu najisto nebude ….
Celá sekvence trvá 5 vteřin, prachové částice budou mít po celou dobu tendenci sledovat proud plynu a ten určitě nebude směřovat ke dnu zásobníku. Proud plynu bude mít sílu v řádech nad gravitací, jinak by se částice z povrchu vůbec neuvolnily a nevnikly do zařízení.
Zmrzlý muže být taky CO2, metan a cokoli dalsiho
Takové látky se na povrchu asteroidu neudrží a vlivem ohřívání slunečními paprsky vysublimují.
Přibližování je pomalejší a z větší dálky než u Japonců. Na očekávání detailů je třeba se ozbrojit trpělivostí.
Na stránkách NASA je již první “ snímek “ asteroidu. Pořízen 17.8. ze vzdálenosti 2,2 mil.km. Jedná se o video z několika snímků v kvalitě několika pixelů, ale změny jasnosti jsou výrazné, že by nepravidelný tvar ? Podle radarů by tomu tak být nemělo.
Dnes o tom vyjde článek. Ale na takovou vzdálenost je nemožné odhadnout tvar asteroidu – pixely v tomto případě velmi výrazně klamou.