A Földet fenyegető kisbolygóra indul a NASA szondája

A Bennu kisbolygó felszíne fölött, már kinyújtott mintavevő karral repülő OSIRIS-REx űrszonda

Szabad jelzés kapott a NASA-tól az OSIRIS-REx űrszonda, amelyik két év múlva indulhat a Bennu kisbolygóra. Az apró égitest felszínéről – ha minden a tervek szerint alakul – akár 2 kg kozmikus anyagot is a Földre hozhat. A küldetés hét évig tart, az értékes minta 2023 őszén érkezik meg.

A küldetés célpontjául egy szénben gazdag anyagú kisbolygót választottak, mert azt remélik, hogy a gyűjtött minta nagyon alapos, földi laboratóriumokban elvégzendő vizsgálata választ adhat a Naprendszer és az élet eredetével kapcsolatos, számos, ma még nyitott kérdésre. A célpont azért is érdekes, mert a Földet potenciálisan veszélyeztető égitestek közé tartozik.

Részletesen megvizsgálják, hogy forgásának és a Nap hősugárzásának együttes hatására (ez az úgynevezett Jarkovszkij-hatás) miként módosul a pályája. Ennek köszönhetően pontosabban ki lehet számítani, milyen közel juthat a kisbolygó a Földhöz – nem korábban, mint a XXII. század második felében.

Az OSIRIS-REx küldetést összefoglaló videó. A filmen 1:10-től kezdődően látható a mintavevő rendszer működése

800 millió dolláros fejlesztés

Az OSIRIS-REx 800 millió dolláros költségvetéssel épül, a 2 méteres élű, nagyjából kocka alakú űreszköz másfél tonna tömegű lesz. Energiaellátását 8,5 négyzetméter felületű napelemtáblákkal biztosítják. Kamerái mellett a lézeres altiméter (magasságmérő) is a felszín minél pontosabb térképezését szolgálja. A látható és infravörös tartományban működő spektrométer a felszínt alkotó anyagok azonosításához kell, akárcsak a röntgentartományban dolgozó, képalkotó spektrométer. Legfontosabb része természetesen a mintavevő szerkezet és a mintákat tároló tartály. Különösen nagy kihívást jelent a kamerák készítése, mert a kisbolygó szenes kondrit felszíne valóban szénfekete, tehát alig valamicskét ver vissza a ráeső napfényből, mégis használható képet kell kapni.

A Bennu kisbolygó felszíne fölött, már kinyújtott mintavevő karral repülő OSIRIS-REx űrszonda Forrás: Dante Lauretta

Az OSIRIS-REx számára 2016. szeptember 3-án nyílik meg az indítási ablak, amely 39 napig tart, és naponta fél óra hosszat áll nyitva. A szondát a floridai Kennedy Űrközpontból Atlas–5 rakétával indítják. Ez tűnik a küldetés leggyengébb láncszemének, mert mint arról korábban írtunk, az Atlas–5-höz szükséges orosz RD–180-as hajtóművek szállítása nem látszik zökkenőmentesnek.

Az űrszonda váza a Lockheed Martin tesztlaboratóriumában Forrás: Origo

A rakéta a Földéhez hasonló Nap körüli pályára állítja a szondát, azonban a Föld 30 km/s pályamenti sebességéhez képest 5,4 km/s többletsebességgel, amelyet útközben a végrehajtandó pályamódosító manőverekkel további 0,52 km/másodperccel tovább növelnek. Egy teljes Nap körüli keringés, azaz egy év elteltével a szonda visszaérkezik a Föld közelébe, ahol bolygónk gravitációs lendítő hatását kihasználva tér át a Bennu felé vezető pályájára.

Mintavétel a Bennuról

A szonda 2018 augusztusában kezdi megközelíteni a Nap körül átlagosan 100 ezer km/óra sebességgel száguldó Bennut, amikor már „csak” kétmillió km választja el úti céljától. Mire a kisbolygó közelében ér, addigra relatív sebességét 20 cm/s-ra csökkentik. (A megközelítés lényegében ahhoz hasonló, ahogyan a Rosetta idén nyáron a Csurjumov–Geraszimenko-üstökös közelébe érkezett.)

A Bennu felszínének részletes térképezését végző, nagy felbontású kamera Forrás: Dante Lauretta

Ettől kezdve kötelékben repül a Nap körül a kisbolygóval, majd 2018 októberében elkezdi az égitest részletes vizsgálatát, különös tekintettel spektrális, termikus és geológiai tulajdonságaira. Nagy felbontással részletes térképet készítenek a Bennu felszínéről, ezek segítségével választják ki a mintavétel helyét.

A mintavételre 2019 végén kerülhet sor. A szondából kinyúlik a csuklós mintavevő kar, a végén a mintavevő fejjel. A fejet öt másodpercre hozzányomják az égitest felszínéhez. A fej belsejében nagy erővel, lökésszerűen nitrogént fújnak a felszínre, ami a – remélhetően – laza szerkezetű anyagot, vélhetően port és apró kődarabokat felkavarja, és a mintagyűjtőbe tereli. A nitrogén három próbálkozásra elegendő, a küldetés tervezői remélik, hogy legalább 60 gramm, legfeljebb 2 kilogramm anyagot tudnak csapdába ejteni. Ezután nincs más hátra, mint hogy a gyűjtött anyagot el kell hozni a Földre.

A visszaút indítási ablaka 2021 márciusában nyílik meg az OSIRIS-REx számára. Egy 0,32 km/s-os sebességváltozást eredményező rakétaimpulzussal olyan pályára állítják, amelyen 2023 szeptemberében visszaérkezik a Föld közelébe. Négy órával a légkörbe lépés előtt leválasztják a visszatérő kapszulát, majd maga a szonda egy pályamódosítással a Földet elkerülő, stabil, Nap körüli pályára áll. A kincset érő kozmikus anyagot tartalmazó tartály 12,4 km/s sebességgel lép be a légkörbe, ahol lefékeződik, majd 2023. szeptember 24-én, hét évig tartó utazás után ejtőernyővel leereszkedik. A hozott mintákat atomi szintig fogják vizsgálni, elsősorban szerves vegyületeket keresnek, különös tekintettel az élet építőköveiül szolgáló cukrokra és aminosavakra.

Az OSIRIS-REx űrszonda lelke, a mintavevő fej, amelyik „röptében” felkap egy keveset a kisbolygó anyagából. Működése a videón látható

A harmadik küldetés

Az OSIRIS-REx a NASA harmadik küldetése a New Frontiers (új határok) programja keretében. A program első két küldetése a Plútóhoz jövőre már megérkező New Horizons és a Jupiter felé még csak félúton járó Juno. Az OSIRIS-REx a nevét annak köszönheti, hogy a NASA vagy egyes kutatói betegesen vonzódnak a mesterkélten bonyolult, de rövidítve valamilyen értelmes szót adó elnevezésekhez. Így aztán a küldetés a maga teljességében aligha értelmes „Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer” névre hallgat. A szonda nem tévesztendő össze a Rosetta űrszonda ugyancsak OSIRIS névre hallgató, fő kamerájával, amelyik mostanában gyakran szerepel híradásainkban.

A küldetés célpontja a 101955 Bennu kisbolygó. Az Apollo-csoportba tartozó égitestet 1999-ben fedezték fel a LINEAR projekt keretében. A kb. 500 méter átmérőjű égitestet a Földre potenciális veszélyt jelentő kisbolygók közé sorolják, mert a jövő század második felében többször is megközelíti bolygónkat. Nevét az egyiptomi mitológia egyik szent madaráról, a benuról, a görögök főnixének egyiptomi megfelelőjéről kapta. Anyagát tekintve a meteoritok világából ismert szenes kondritok közé sorolható. A szenes kondritok a meteoritok viszonylag ritka típusa, az ismert objektumoknak csak kb. 5%-a tartozik ebbe a csoportba. Legfontosabb összetevőik a szilikátok, az oxidok és a szulfidok, de sok vizet is tartalmaznak, emellett szerves vegyületek is előfordulnak anyagukban. A legnagyobb megtalált, a szenes kondritok közé tartozó test, amelyik a Földre hullott, az 1969-ben érkezett, 7 tonna tömegű Allende meteorit.

A mintavevő működését egy parabolarepülés rövid súlytalanságában is kipróbálták Forrás: Bill Stafford - Nasa - Jsc

Az OSIRIS-REx-küldetés tervezése során hasznosítják majd a Rosetta-küldetés friss tapasztalatait (a NASA két kutatója be is kapcsolódott az ESA sajtótájékoztatójába a Philae leszállása után), és bizonyára igen nagy figyelmet fordítanak majd arra, mi is történhetett a ki nem lőtt szigonyok meghajtópatronjaival, hiszen itt a mintavételben játszanak majd szerepet hosszú éveken át az űrben utaztatott gázpatronok.