Sonda OSIRIS-REx má v roce 2023 dopravit na Zemi vzorky z asteroidu Bennu, ale ještě předtím bude přinášet celou řadu objevů. Nyní nám například zprostředkovala první důkazy o výronech materiálu z povrchu planetky. Snímky zároveň ukazují, že Bennu má mnohem nerovnější povrch, než se čekalo. To s sebou přináší dodatečné komplikace a technologické výzvy pro pozemní týmy, které těmto podmínkám musí přizpůsobit plány na odběr materiálu. Ale s tím se musí počítat a potkává to i jiné mise. Japonská sonda Hayabusa 2 také zjistila, že její cíl – asteroid Ryugu má méně regolitu, než se čekalo a i u ní se musely upravovat plány na odběr.
Americká sonda přilétla k Bennu na začátku loňského prosince a v dalších týdnech letěla s planetkou ve formaci. Na její oběžnou dráhu vstoupila až 31. prosince, kdy se stala nejblíže obíhajícím tělesem kolem libovolného kosmického objektu v historii kosmonautiky. Bennu je malá planetka – její průměr činí bez pár metrů půl kilometru – takže má i slabé gravitační pole. Sonda proto musí klesnout velmi nízko (v tomto případě je pouhých 1800 metrů nad povrchem), aby mohla kolem planetky obíhat.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org
„Objev výtrysků je jedním z největších překvapení v celé mé vědecké kariéře,“ přiznává Dante Lauretta, hlavní vědecký pracovník mise OSIRIS-REx z University of Arizona v Tucsonu a dodává: „A ten nerovný terén je v protikladu vůči všem našim předpovědím. Bennu nás už teď překvapuje – a to naše úžasná cesta sotva začala.“ Krátce po 6. lednu, kdy se objevily první výtrysky materiálu, se vědecký tým rozhodl zvýšit frekvenci pozorování a během dvou měsíců objevil další výrony. Některé částice vyvržené z povrchu planetky kolem ní dokonce chvíli obíhaly, než dopadly zpět na její povrch.
Poprvé si vědci výronů všimli na snímcích pořízených na oběžné dráze ve výšce 1,6 kilometru. Následovalo vyhodnocení rizik, které ukázalo, že částice nepředstavují pro sondu žádnou hrozbu. Vědci však chtěli analyzovat tyto jevy a případně odhalit jejich příčiny. „První tři měsíce blízkého průzkumu Bennu nám připomněly vše, o čem objevy jsou – překvapení, rychlé přemýšlení a flexibilita,“ říká Lori Glaze, ředitelka divize planetárního výzkumu v rámci NASA a dodává: „Studujeme planetky jako je Bennu, abychom se dozvěděli více o počátcích sluneční soustavy. OSIRIS-REx a vzorek, který nám přiveze, by nám měly pomoci odpovědět na největší otázky o tom, odkud jsme přišli.“
Na našem diskusním fóru se k aktuálnímu objevu vyjádřil i Petr Scheirich z Astronomického ústavu AVČR. Zde je jeho pohled na celou věc
Existuje několik (teoreticky předpovězených) mechanismů, díky nimž by z povrchu malého asteroidu mohly odlétávat úlomky:
1) Odstředivá síla daná rychlou rotací. V případě Bennu můžeme tento případ vyloučit, Bennu rotuje moc pomalu, takže ho uvádím jen pro úplnost.
2) Elektrostatická levitace. Povrch asteroidu se elektricky nabíjí díky dopadajícímu slunečnímu větru a emisi elektronů díky UV záření. Při malé gravitaci, která panuje na povrchu Bennu, by tento efekt měl dokázat zvedat až centimetrové úlomky.
3) Tepelná fragmentace. Teplota povrchu se výrazně mění mezi denní a noční stranou, což vede k opakujícímu se pnutí v „kamenech“, až tyto začnou pukat. Takové puknutí je poměrně prudký pohyb, který může snadno odmrštit okolní úlomky.
4) Únik těkavých látek z podpovrchu (jako u komet). Tuhle variantu osobně považuju za málo pravděpodobnou, Bennu se již tak dlouho pohybuje po dráze blízké Slunci, že by pod povrchem už žádné těkavé látky mít neměl.
Zdroj: http://spaceflight101.com/
Sonda se na svou cestu vydala v září 2016 a jejím cílem bylo těleso tak malé, že v historii kosmonautiky bychom nenašli drobnější objekt, kolem kterého by kosmická sonda obíhala. Studium této planetky umožní vědcům lépe porozumět původu naší soustavy, nebo tomu, jak se na Zemi dostala voda a organické látky. Tým specialistů nečekal, že se na povrchu Bennu bude nacházet velké množství balvanů. Z dostupných pozemských pozorování se zdálo, že povrch bude relativně hladký jen s pár většími balvany. Realita však byla jiná – fotky ze sondy ukazují, že celý povrch je relativně nerovný a hustě posetý balvany.
Větší než očekávaný počet kamenů samozřejmě komplikuje přípravu odběrného manévru TAG (Touch-and-Go), který se bude muset přizpůsobit zjištěným skutečnostem. Původní plán totiž počítal s tím, že sestup povede do odběrné oblasti, která je v okruhu 25 metrů bezpečná. Z dostupných snímků se ale ukázalo, že tak velké místo se na Bennu nikde nenachází. Pozemní týmy se proto zaměřily na hledání bezpečných míst s menším průměrem. Vyšší počet kamenů a menší průměr odběrné oblasti budou vyžadovat přesnější manévrování sondy během sestupu, než se původně čekalo. Pozemní tým proto pracuje na vylepšené metodě označované Bullseye TAG, která má umožnit přesnější navádění na menší odběrné místo.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org
„Během operací kolem Bennu se nám podařilo prokázat, že řídící tým i sonda mohou dosáhnout výkonů, které přesahují původně definované požadavky,“ říká Rich Burns, projektový manažer mise OSIRIS-REx z Goddardova střediska a dodává: „Bennu nás vystavil výzvě v podobě nerovného terénu, ale my si jsme jistí, že je na to sonda připravena.“
Původní model s nízkým počtem balvanů byl odvozen z pozemských pozorování teplotní setrvačnosti Bennu. Jde v podstatě o sledování, jak je daný objekt schopen vést a ukládat teplo. Další informace přišly z radarových měření hrubosti terénu. Sonda OSIRIS-REx však ukázala, že tyto prvotní odhady nebyly správné. Zdá se tedy, že počítačové modely použité k interpretaci tehdejších dat nejsou úplně přesné a nedokáží adekvátně předpovědět podstatu povrchů malých planetek. Pozemní týmy proto chtějí tyto modely přepracovat, k čemuž použijí data nasbíraná právě sondou OSIRIS-REx.
Tato sonda obíhá kolem Bennu jen něco přes tři měsíce, ale vědci už s její pomocí stihli udělat velké množství vědeckých objevů. Nejde jen o výše zmíněné výtrysky – některé novinky byly prezentovány tento týden na 50. lunární a planetární konferenci v Houstonu. Pozemní tým například pozoroval změnu rychlosti rotace Bennu způsobenou takzvaným Jarkovského efektem (přesněji Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP) effect). Ten spočívá v nerovnoměrném ohřívání a chladnutí povrchu tím, jak se planetka otáčí, což nepatrně zvyšuje její rotační rychlost. Výsledkem je, že se doba potřebná k otočení kolem osy zkrátí zhruba o jednu sekundu za sto let!
Další objev přinesla kombinace dat ze dvou palubních přístrojů – barevné snímkovací kamery MapCam a infračerveného spektrometru OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer). Vědcům se analýzou dat podařilo detekovat na povrchu Bennu magnetit, což potvrdilo dřívější spekulace naznačující interakci hornin s kapalnou vodou na tělese, ze kterého Bennu vznikl.
Zdroje informací:
https://www.asteroidmission.org/
Zdroje obrázků:
https://www.asteroidmission.org/…/2019/02/MapCam-North-Pole-20190220.png
https://www.asteroidmission.org/…/2019/03/Bennu-Particle-Ejection-Event-20190119.jpg
http://spaceflight101.com/…/uploads/sites/103/2016/08/27724140881_841cf3ff04_k.jpg
https://www.asteroidmission.org/…Boulder-and-Limb-from-Detailed-Survey-20190307.png
Podle snímku většina kamenů má průměr kolem metru a více. Jsou tam místečka o průměru několika metrů, kde bude kamení v řádu decimetrů, či centimetrů, ale písek nikde. Že problémy s odběrem budou se vědělo po prvních snímcích obou těles. Japonci letěli pro prach a po impaktu létaly několika centimetrové kameny. Amíci letěli pro písek a nejlepším případě to bude štěrk, to jsem opravu zvědav jak se bude po odfouknutí ukládat do zásobníku. Již pro písek to bylo pochybné řešení a štěrk tomu dává korunu.
Rozhodující pro výrony bude asi velikost asteroidu a jeho gravitace. Bude asi možno stanovit hranici, kdy asteroid odfukuje, japonský zřejmě nikoli. Pokud ovšem jsou přístroje H2 schopny stejný jev, pokud tam též existuje, zachytit.
Je opravdu šťastná náhoda, že oba zkoumané asteroidy mají prakticky identický povrch i celkový tvar a liší se jen velikostí v poměru 1:2.
Ale co když to není náhoda ale pravidlo ?
Nechcete si ty „Amíky“ nechat na nějakou hospodskou debatu? Tady to působí jako pěst na oko.
Japonci s penetrátorem snad velký problém neměli. Materiál se uvolnil v různě velkých kusech a něco by požadované velikosti odpovídat mělo. Riziko bych viděl snad jen v možnosti zašprajcování většího kamene tak, že nepůjde zavřít schránka, ale to by byla extrémní smůla. Oproti tomu Američani můžou mít pech, pokud jsou na Benu jen velké kusy kamenů a štěrku ometené mechanismy popisovanými v článku. Písek i hrubozrnný by měl být v pohodě, pokud je suchý a nedrží ho na místě skoro žádná gravitace. Ofouknutí by mělo být docela silné.
Jen bych upřesnil, že penetrátor u Hayabusy 2 použit nebyl. Určitě máte na mysli ten malý projektil, co jen zvířil materiál na povrchu. Až dopadne impactor, bude to jiné divadlo. A pokud jde o odběr samotný, tak jsem se pořád nedopídil, zda JAXA zná výsledek. Respektive zda mají vůbec možnost to zjistit před otevřením návratového pouzdra.
1s za 100 let díky YORP. Čekal jsem menší vliv, ale hovoříme o malém tělese.
Existuje fundovaný odhad, jak dlouho by musel YORP efekt úřadovat, než se Bennu roztrhá?
Díky za ranní čtení 🙂
Niekde som cital ze bez ohladu na velkost je hranicna rotacia telesa cca. 2hod, a ze pri rychlejsej rotacii sa teleso rozpadne… takze ak sa rotacia skrcuje o 1s / 100R… tak sa to da spocitat
Ten povrch na fotce je opravdu naprosto nevhodný k odběru pomocí připravené metody. Dusík sice i bez pevného přiložení může trochu zvířit prach mezi kameny, ale řekl bych, že bez tlaku plynu se do zásobníku skoro nic nedostane. Ta metoda je sice velmi šikovná, ale podle mého názoru předpokládá přiložení hlavice celou plochou. Snad se najdou i lepší místa. No a výhoda tří pokusů by nakonec výsledek přinést měla.
Takže to vypadá, že původ těch balvanů bude asi zevnitř tělesa. Z pouhé srážky nebo dopadu jako meteorid by asi tak tak volně neležely, jak jsem se nedávno podivoval. Úžasné, jak nás i tak malá tělesa pořád překvapují.
Ono je to pořád stejné. Stejně jako měl problém Philae na kometě. Obrovské neuvěřitelně členité kameny. Vypadá to jakoby všechny týmy stále jen spoléhaly na šťastnou náhodu přívětivého terénu, malých srázů a pevné skály nebo „rozumného“ prachu. Chtělo by to radši trénovat v nějakém hodně kameny zaplněném lomu na kvantech vysokých špičatých kamenů.
Problém možná je, že těch malých těles známe opravdu zblízka jen pět. Což je docela malý vzorek. A třeba na Erosu se podle posledních záběrů před dosednutím hladké plochy nalézají. Kometa je zase těleso, kde se rozeklanost a bizarnost očekává (navíc Philae snad dosedl poprvé na vhodné místo a do skalní škvíry až odskákal). No a zbývají už jen Itokawa, Ryugu a Bennu. A z nich jsme před startem obou planetkových misí znali jen Itokawu. Takže opravdu nebylo z čeho usuzovat, že terén nebude úplně vhodný.
Na kometě byl jiný problém. Místo měkké sněhové koule, do níž se harpuna zaboří se objevilo na kost zmrzlé kamenné těleso, kde led byl jako tvrdý skála a harpuna neměla šanci se zabořit.
Pozor, u Philae ani k vystřelení harpuny nedošlo. Selhala totiž střelná bavlna, která měla aktivovat přítlačnou trysku.
Napadá mně jedna věc – když smícháte písek a štěrk, písek po čase zmizí. Zapadne mezerami dolů. Teprve když je ho dost, zaplní všechny mezery a zůstane i na povrchu. To je samozřejmě zjednodušený případ, kdy jsou dvě frakce. Nicméně, ta myšlenka je prostá: Při určitém kritickém poměru šutrů a regolitu se prostě regolit „schová“ a navrch zůstanou jen ty šutry. Mohou tedy existovat asteroidy se sypkým i s kamenitým povrchem, a vzájemný poměr může být klidně 1:1, nebo jakékoli jiné číslo.
Mimochodem, písek není regolit. Písek vzniká rozpadem hornin na jednotlivá zrna (krystaly). Písek lze najít třeba i na Marsu:
http://www.planetary.org/multimedia/space-images/mars/tiny-grains-of-martian-sand.html
Jak vidíte na fotce, zrnka jsou hodně podobné velikosti. Větší tam nejsou, protože v původní hornině nevyrostly větší krystaly. A menší částice tam nejsou, protože je nejspíš odvál vítr nebo propadly hlouběji. Na asteroidech ale písek není.
Druhá věc je, kde se berou na asteroidech ty šutry. Tedy materiál, který dokáže „držet pohromadě“ a to po dobu několika miliard let. Jde tedy o solidní horniny. Ty vznikají obvykle přetavením nebo sedimentací. A to vyžaduje buďto mnohem větší rozměry tělesa (teplo vnikající např. rozpadem některých izotopů, čím hloub pod povrchem, tím vyšší teplota i tlak) nebo se musí dodat nějaká ta energie (srážkou větších těles).
Podle všecho to tedy vypadá, že asteroidy ani zdaleka nejsou „nedotčeným materiálem z dob vzniku sluneční soustavy“ jako komety, ale spíš jsou to taková vesmírná vrakoviště po nesčetných srážkách toho, co kdysi kroužilo kolem Slunce. Každý ten kámen je trochu jiný (je vidět rozdíly v barvě, resp. odstínu šedi). Chtělo by to příště robota, který by se mohl pohybovat, kámen po kameni prohlédnout, eventuálně do něj praštit a sebrat úlomek, udělat jakousi „sbírku“ různých typů a tu pak dopravit na Zemi. Nicméně, držím oběma sondám palce, snad nějaký ten „originál původní regolit“ nakonec vydolují.
Myslim Davide,ze muzete mit pravdu. Jen mne napadlo, ze pisek a prach nemusi nutne „mizet“ smerem dolu, a diky gravitaci jen zaplnovat mezery, treba ty drobne castice – pisek a regolit-prach cestuji smerem nahoru, viz posledni snimky, ty proudy materialu zaznamenane kamerou. Dokonce si dokazu predstavit, ze mohou oba mechanismy fungovat soucasne nebo se doplnovat, material se vraci, znovu reaguje s povrchem atd… Pak by mozna povrch Bennu po miliardach let mohl vypadat jako spatne polozene tasky od ruznych vyrobcu na jedne strese… Tak nejak tusim, ze duvody proudu materialu z povrchu asteroidu budou nejspise kombinaci moznych teorii, kde jedna nejspise hraje prim a ostatni ji doplnuji. Jsem osobne rad, ze v poslednich letech se nasla vule a prostredky pro pruzkum techto „malych“ teles, klidne se muze totiz stat, ze nove a necekane poznatky z oblasti budou stezejni pro preziti naseho druhu 🙂 Dekuji za zajimavy clanek.