Blíží se odběr vzorků z Bennu

Americké misi OSIRIS-REx se nezadržitelně blíží její vrcholný okamžik. Sondu dělí již jen několik týdnů od sestupu k balvany posetému povrchu planetky Bennu. Kontakt sondy s povrchem bude trvat pouze pár sekund, během kterých proběhne odběr kamenů a regolitu. Půjde o vůbec první americkou misi, která odebere vzorky z povrchu planetky určené k pozdější dopravě na Zemi. První pokus o odběr vzorků TAG (Touch-And-Go) je plánován už na 20. října. Série manévrů navede sondu až do lokality Nightingale, což je kamenitá oblast o průměru 16 metrů v severní části Bennu, kde se robotická paže pokusí odebrat vzorek.

Lokalitu Nightingale vybrali odborníci ze čtyř finálových oblastí, jelikož obsahuje největší množství nezakrytého jemnozrnného materiálu. Primární odběrná oblast ale má i svou nevýhodu – obklopují ji balvany o velikosti obytných domů. A jelikož sonda není zrovna malá (NASA ji přirovnává k rozměrům dodávky), bude zapotřebí se trefit opravdu přesně (NASA opět dává přirovnání jako ze života – odběrná oblast svými rozměry odpovídá pouze několika parkovacím místům).

Jelikož se sonda během procesu TAG bude nacházet zhruba 334 milionů kilometrů od Země, bude signálu tato cesta trvat něco kolem 18,5 minuty. Je jasné, že s takovým zpožděním není možné posílat sondě příkazy v reálném čase – sonda je tedy připravena na provedení celého mnohahodinového procesu v autonomním režimu. Ještě než proces TAG začne, pošlou pozemní týmy sondě všechny potřebné příkazy. Vše pak začne odesláním příkazu k zahájení provádění úkolů.

Pro lepší představu - Sonda OSIRIS-REx se dá svými rozměry přirovnat k dodávce. Lokalita Nightingale (v kroužku) by na Zemi pokrývala šest běžných parkovacích míst.

Pro lepší představu – Sonda OSIRIS-REx se dá svými rozměry přirovnat k dodávce. Lokalita Nightingale (v kroužku) by na Zemi pokrývala šest běžných parkovacích míst.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org

Celý proces odběru bude trvat 4,5 hodiny, během kterých sonda provede tři různé manévry, které ji postupně navedou k povrchu. Všechno začne zážehem palubních raketových motorů, díky kterému sonda opustí svou bezpečnou oběžnou dráhu ve výšce 770 metrů nad povrchem Bennu. Po tomto manévru sonda provede nezbytnou rekonfiguraci svých systémů do odběrného režimu. Prvním krokem bude natažení robotického ramene TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism), které je momentálně ve složeném stavu přiložené k tělu sondy.

OSIRIS-REx také změní orientaci svých fotovoltaických panelů, které vůči tělu zaujmou tvar písmene Y. Tato změna orientace zajistí, že v době kontaktu budou dostatečně daleko od povrchu se zvířeným regolitem. Další výhodou je, že se po této rekonfiguraci posune těžiště přímo nad odběrnou hlavu ramene TAGSAM – právě tato odběrná hlava bude jedinou částí sondy, která se dotkne povrchu. Následovat bude čtyřhodinový sestup do bodu zvaného Checkpoint. Tady ve výšce zhruba 125 metrů nad povrchem přijde manévr, po kterém začne sonda klesat k povrchu po výrazně prudším profilu.

Plánovaný průběh odběru se všemi manévry a dalšími postupy.

Plánovaný průběh odběru se všemi manévry a dalšími postupy.
Zdroj: https://d-nb.info/

O 11 minut později bude na sondu čekat manévr Matchpoint, který proběhne ve výšce 54 metrů. Jeho úkolem bude zpomalit tempo sestupu a zajistit, aby se sonda v době kontaktu s povrchem pohybovala stejnou rychlostí, jakou se Bennu otáčí. Po manévru Matchpoint už nebude sondě v sestupu k povrchu stát nic v cestě. Kontakt odběrné hlavy na konci robotické paže s povrchem bude trvat maximálně 16 sekund. V době kontaktu dojde k otevření jedné ze tří tlakových lahví se stlačeným dusíkem. Proudící plyn následně zvíří povrchový materiál na Bennu, který zachytí odběrná hlava. Po tomhle krátkém kontaktu sonda opustí povrch Bennu a vrátí se na oběžnou dráhu v bezpečné vzdálenosti od planetky.

OSIRIS-REx bude během sestupu určovat svou pozici podle porovnávání aktuálně pořízených snímků s útvary uloženými v paměti.

OSIRIS-REx bude během sestupu určovat svou pozici podle porovnávání aktuálně pořízených snímků s útvary uloženými v paměti.
Zdroj: https://www.asteroidmission.org/

Aby se OSIRIS-REx autonomně dostal do odběrné lokality Nightingale, bude využívat navigační systém NFT (Natural Feature Tracking). Zhruba 90 minut po opuštění stabilní oběžné dráhy začne sonda pořizovat navigační snímky. Ty následně sama porovná s palubním katalogem známých povrchových útvarů a určí, zda je na správné dráze vstříc svému cíli. Důležité je, že na základě těchto dat o pozici a rychlosti bude upravena konfigurace manévrů Checkpoint a Matchpoint. Sběr snímků a porovnávání s katalogem bude pokračovat i po manévru Matchpoint. Sonda tak bude neustále sledovat svou pozici a úroveň sestupu. Pokud se její trajektorie odchýlí od předem daných limitů, má možnost autonomně přerušit sestup a vrátit se zpět na oběžnou dráhu.

Aby bylo jisté, že se sonda dotkne povrchu v bezpečném místě dostatečně daleko od mnoha balvanů, je navigační systém vybaven mapou rizikových objektů kolem oblasti Nightingale. Tato mapa určuje oblasti v odběrné lokalitě, které by mohly být pro sondu potenciálně nebezpečné. Pokud systém NFT zjistí, že sonda je na kurzu, který by vedl ke kontaktu s povrchem v některé z těchto rizikových oblastí, dojde k automatickému zrušení sestupu, jakmile se sonda dostane do výšky 5 metrů nad povrchem. To zajistí, že sonda bude v bezpečí a někdy v budoucnu může proběhnout další pokus o odběr.

Pokaždé, když sonda provede nějakou výše popsanou činnost, která je součástí procesu TAG, pošle o tom krátkou telemetrickou zprávu členům pozemního týmu. V době sestupu však bude k dispozici pouze (téměř) všesměrová anténa s extrémně nízkou rychlostí datového přenosu. Specialisté budou sledovat telemetrii od sondy a díky tomu budou moci určit, zda se OSIRIS-REx skutečně dotkl povrchu Bennu a jestli vše proběhlo tak, jak mělo. Veškeré fotky a další vědecká data se během sestupu uloží do palubní paměti a odešlou se na Zemi, až se sonda vrátí na bezpečnou oběžnou dráhu. Pak bude možné namířit k zemi vlekou anténu, která umožní odesílat velké objemy dat.

Snímkovací sekvence kamery SamCam

Snímkovací sekvence kamery SamCam
Zdroj: http://spaceflight101.com/

OSIRIS-REx by měl odebrat nejméně 60 gramů kamenitého materiálu, který bude dopraven na Zemi. Pokud se to podaří, půjde o největší množství materiálu, jaké bylo na zemi dopraveno z nezemského tělesa od konce programu Apollo. Aby vědci věděli, kolik materiálu bylo odebráno ještě předtím, než se pouzdro dostane na Zemi, vyvinuli hned dvě metody. 22. října má kamera SamCam nafotit odběrnou hlavu ramene TAGSAM a ze snímků se bude určovat, zda se v hlavě nachází odebraný materiál. 24. října proběhne manévr, při kterém se sonda roztočí kolem jedné osy, aby mohly senzory v rameni TAGSAM určit hmotnost odebraného materiálu.

Pokud tyto metody potvrdí úspěšný odběr, bude rozhodnuto o uložení vzorku do návratového pouzdra SRC (Sample Return Capsule), které je určeno k návratu na Zemi. V opačném případě, tedy pokud měření ukáží, že nedošlo k odběru dostatečného množství materiálu, má sonda k dispozici stlačený dusík pro další dva odběrné pokusy. Ve hře je také možnost odebrat vzorek ze záložní lokality Osprey, ale k tomu by nedošlo dříve než v lednu 2021.

Pozemní týmy se v posledních měsících intenzivně zabývaly plánováním všech aspektů fáze TAG. Tuto činnosti jim komplikovala opatření spojená s omezením šíření COVID-19, ale nakonec se zdá, že stihnou vše připravit. V den odběru bude v řídícím středisku v areálu firmy Lockheed Martin pouze omezený počet pracovníků, kteří budou dodržovat všechna opatření. Další členové týmu budou na jiných místech pracovat na všech důležitých aspektech této fáze. V roce 2021 má OSIRIS-REx opustit Bennu a návratové pouzdro dorazí na Zemi 24. září 2023.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/f

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…/9-2020_new_tag_beauty_shot_16x9_150_dpi_png_-_small.png
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2019/08/Nightingale-Parking-Lot.png
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2020/03/NFT-Companion-Image-sm.png
http://spaceflight101.com/osiris-rex/wp-content/uploads/sites/103/2016/08/osirisrex-35.jpg

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

5 komentářů ke článku “Blíží se odběr vzorků z Bennu”

  1. Spytihněv napsal:

    60 gramů je dost skromný cíl. Hlavice pojme téměř 2 kg materiálu a na začátku mise se hovořilo o minimálně 0,5 kg, který se dopraví na Zemi. Ale pokud jde o samotné řešení odběru, z toho jsem stále nadšen. Hayabusa už bude navždy první, ale systém TAGSAM je mnohem elegantnější. Sonda si „jednoduše“ z několikametrové výšky sáhne svou dlouhou paží na povrch a opět odletí. Na druhou stranu mise NASA je mnohem jednodušší než JAXA. Tedy alespoň ve smyslu plněných úkolů.

  2. pave69 napsal:

    Ten odběrový systém je v podstatě vysavač, ale místo pískové pláže je na Bennu kamenná suť. Tak si nejsem moc jistý, jestli vůbec něco naberou. Ale držím palce.

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.