|
소행성 베누를 만지는 OSIRIS-REx 우주선의 작가의 그림. 신용: NASA/고다드/CI 연구소
NASA의 OSIRIS-REx 우주선에서 확장 된 로봇 팔은 소행성 Bennu 화요일의 견고한 표면에 잠시 연락하여 2023 년에 소행성 물질을 지구로 되돌리는 10 억 달러의 임무에서 절정인 깨끗한 샘플을 먹었습니다.
대담한 터치와 착륙은 미국 우주선이 소행성에서 샘플을 수집하려는 첫 번째 시도였습니다. 표본이 지구로 돌아오면 과학자들은 태양계의 기원과 진화에 대해 더 많이 배우기를 희망합니다.
이 물질은 물과 생명의 씨앗이 어떻게 지구로 향했는지에 대한 단서를 제공할 수 있습니다.
베누와 지구 사이의 2억 7,000만 마일(3억 3,300만 킬로미터) 만에서 경주하는 신호는 오후 6시 12분 EDT(2212 GMT)에 OSIRIS-REx 임무 통제에 도달하여 0.2mph(10%의 속도로 빙하 최종 하강 후) 우주선이 공기없는 소행성에 부드럽게 닿았음을 확인했습니다.
덴버 근처의 록히드 마틴 관제 센터에서 과학자들과 엔지니어들이 OSIRIS-REx를 추적하여 자동 터치를 위해 이동하여 착륙하는 동안 환호가 일어났습니다. 우주선에 탑승한 네비게이션 알고리즘은 OSIRIS-REx를 테니스 코트 크기의 소정의 구역 내에서 대상 터치다운으로 안전하게 안내하여 과학자들이 "둠 산"이라고 불리는 바위 근처의 바위 23피트(7미터)를 피했습니다.
잠시 후, 우주선의 원격 분석 데이터는 TAGSAM으로 알려진 샘플링 메커니즘을 확인하여 고압 질소 가스 병을 발사했습니다. 방전은 OSIRIS-REx의 11 피트 길이 (3.35 미터) 로봇 팔의 끝에 샘플 수집 챔버에 먼지와 자갈 물질을 자극 할 것으로 예상되었다.
소행성 표면에서 몇 초만에 보낸 후 OSIRIS-REx는 스러스터를 펄스하여 베누에서 멀리 떨어져 나오게 했습니다. 우주선은 소행성의 끈질긴 중력장 덕분에 로켓 엔진에서 작은 충동으로 베누 주위를 비행할 수 있습니다.
예비 데이터 화요일 은 우주선이 터치를 실행하고 이동 제안, 또는 태그, 계획대로 기동.
애리조나 대학의 OSIRIS-REx의 수석 연구원인 단테 로레타(Dante Lauretta)는 "파이로 병이 발사되었다"고 말했다. "TAGSAM은 작동, 백 어웨이 추진기 발사, 그래서 우리는 안전하게 소행성 표면에서 멀리 이동. 우주선은 해야 할 모든 일을 했습니다. 그래서 우리는 그것을했다. 우리는 소행성의 표면에 태그를 달았습니다."
과학자들은 이 임무가 베누에서 최소 2.1온스 또는 60그램의 표본을 수집하기를 바랐다. 그러나 샘플 OSIRIS-REx가 소행성에서 얼마나 큰지 확인하는 데는 약 1주가 걸릴 것입니다.
"우리는 아폴로 이후 우주에서 집으로 가져온 가장 큰 샘플을 반환하는 방법에,"트윗 NASA 관리자 짐 브리덴스틴. "모든 것이 잘 된다면, 이 샘플은 다음 세대를 위해 과학자들에 의해 연구될 것입니다!"
기원, 스펙트럼 해석, 자원 식별, 보안, Regolith 탐색기는 2016년 9월 케이프 커내버럴에서 유나이티드 발사 얼라이언스 아틀라스 5 로켓을 타고 발사했다. 록히드 마틴이 제작한 우주선은 2018년 12월 베누에 도착했으며, 거의 2년 동안 센티미터 규모의 해상도로 소행성을 조사했다.
탐험가는 베누가 과학자들이 예상했던 것보다 더 견고했다는 것을 발견했습니다. OSIRIS-REx는 미세한 토양이 있는 소행성에 도착하는 대신 베누가 바위로 덮여 있다는 이미지를 반환했습니다.
엔지니어들은 OSIRIS-REx가 자연 기능 추적 알고리즘을 사용하여 소행성을 탐색할 수 있는 새로운 방법을 고안했습니다. 안내 시스템은 우주선의 내비게이션 카메라의 실시간 이미지를 온보드 컴퓨터에 로드된 지형지도에 비교하여 OSIRIS-REx의 오토파일럿 제어 시스템이 위치를 결정하고 위험한 위험에 접촉하지 않도록 했습니다.
로레타는 NASA TV의 터치 방송과 착륙을 통해 "우리는 이 소행성이 우리에게 던진 놀라운 도전을 극복했고, 우주선은 완벽하게 작동한 것으로 보인다"고 말했다. "우리는 소행성 표면으로 내려갔습니다. 우리는 접촉했다. 가스병이 발사되었습니다."
우주선은 6~16초 동안 베누의 표면에 접촉할 것으로 예상되었고, 팔은 포고 스틱처럼 뻗어 있었다. 우주선은 베누에서 떨어져 올라와 소행성의 북극위로 다시 우주로 올라갔다.
"우리는 아직 얼마나 오래 연락했는지 모른다" 라고 로레타는 말했다. "데이터가 들어오면 앞으로 몇 시간 동안 통합해야 할 몇 가지 재구성된 정보입니다. 우리는 소행성 표면에서 성공적으로 물러났습니다. 팀은 다시 활기가 넘습니다. 감정이 높습니다. 모두가 정말 자랑스럽고, 우리가 수집한 샘플의 양을 결정하기 위해 해야 할 일이 있습니다."
OSIRIS-REx가 소행성으로부터 안전한 거리로 이동하면 우주선은 고이득 안테나로 임무 제어에 연락할 예정이었습니다. 이는 우주선에서 스트리밍되는 데이터의 흐름을 가속화할 것이며, 이 때 터치의 중요한 순간에 저금리 원격 분석을 방송하고 착륙할 수 있습니다.
지상 팀은 샘플링 기동을 모니터링하고 수집 실 내부에 소행성 재료가 있는지 확인하기 위해 설계된 근거리 카메라 인 SAMCAM이 캡처 한 사진을 보고 싶어합니다.
"이러한 SAMCAM 이미지는 오늘날의 사건이 어떻게 진행되었는지에 대한 엄청난 양의 정보를 알려줄 것입니다. "우리는 표면으로 내려와 접촉하고, 가스 병을 발사하면서 일련의 이미지를 보고 있을 것이며, 그 표면이 어떻게 반응했는지 정말로 알고 싶습니다."
표면이 상처를 입은 것처럼 보이는 경우, 질소 방전은 소행성 물질을 파괴하여 그 중 일부를 우주선의 샘플링 메커니즘에 강제로 넣을 수 있을 것입니다.
"우리는 전에 이것을 하지 않았습니다, 그래서 이것은 저희에게 새로운 영토이고, 전체 과학 팀, 나는 알고, 그 정보를 정말로 기대하고 있습니다," 그는 말했습니다. "한 가지, 그것은 우리에게 샘플 수집의 가능성을 말할 것이다, 확률 평가의 종류. 아마 그뿐만 아니라 나오는 과학의 많은있을 것입니다."
NASA는 사진이 지구로 다시 광선과 처리되면, 수요일 샘플링 시도에서 이미지를 공개 할 계획이다.
"팀에 대한 명예," 로레타는 화요일에 말했다. "정말 놀라운 경험입니다. 오늘 밤 역사가 만들어졌습니다."
토요일에 컨트롤러는 OSIRIS-REx를 관성의 순간을 측정하기 위해 스핀 기동으로 명령할 예정입니다. 엔지니어들은 샘플링 실행 전에 결과를 유사한 기동과 비교하여 벤누에서 우주선이 얼마나 많은 질량을 잡았는지 추정합니다.
임무의 요구 사항은 소행성에서 적어도 2.1 온스, 또는 60 그램의 물질을 검색하는 것이었습니다. 그러나 과학자들은 OSIRIS-REx가 자갈과 먼지 알갱이를 4.4 파운드 또는 2킬로그램만큼 더 많이 수집할 수 있기를 바랐습니다.
관리자가 OSIRIS-REx가 최소 60그램의 샘플을 수집한 것에 만족한다면 NASA는 이를 성공이라고 부르고 우주선이 내년 3월 지구로 돌아오는 여정을 시작할 수 있도록 준비할 것입니다. 그렇지 않다면, 우주선은 또 다른 터치를 시도하고 더 많은 소행성 물질을 날치기 위해 1 월즉시 착륙 할 수 있습니다.
OSIRIS-REx는 2023년 Sept. 24에 유타 사막에 착륙하기 위해 돌아오는 캡슐을 낙하산으로 출시할 예정입니다.
회전하는 탑 모양의 Bennu는 직경 1마일(500미터)의 약 3분의 1을 측정하고 4.3시간마다 축에서 한 번 회전합니다. 태양, 창조, 거듭기와 연결된 조류같은 고대 이집트 신의 이름을 따서 명명된 베누는 지구 궤도를 교차하는 태양 주위의 길을 따라가며, 소행성은 6년마다 한 번씩 지구에 비교적 가깝게 접근합니다.
이로 인해 베누는 잠재적으로 위험한 소행성이 되고, 결국 지구에 타격을 가할 위험이 낮다. 2100년대 후반에 베누가 지구에 영향을 미칠 확률은 1-2,700입니다.
베누는 1999년 지상 망원경이 지구 근처의 소행성을 수색하는 조사를 통해 발견되었다. OSIRIS-REx는 베누를 방문하는 첫 번째 임무입니다.
거의 2년 전 베누에 도착한 이후, OSIRIS-REx는 소행성이 우주로 물질을 흘리고 있다고 결정했습니다. 이 임무는 또한 B형 소행성으로 알려진 베누가 탄소가 풍부한 수분 베어링 미네랄로 덮여 있음을 발견했습니다. 유기 물질은 생물학에서 또는 생물학과 관련되었던 화합물에서 수시로 찾아낸 양식에 있는 탄소를 포함할 수 있습니다, 과학자는 10월 8일 발표했습니다.
"탄소 베어링 재료의 풍부는 임무에 대한 중요한 과학적 승리입니다,"로레타는 이달 초 말했다. "우리는 이제 OSIRIS-REx 임무의 핵심 목표인 유기 물질로 샘플을 수집하고 반환할 것이라고 낙관합니다."
NASA는 이달 초 새로운 과학 데이터 발표와 함께 보도 자료에서 베누를 "우주에 떠있는 다이아몬드 모양의 잔해 더미"라고 묘사했다.
NASA의 OSIRIS-REx 우주선의 데이터는 75센티미터 해상도로 소행성 베누의 모양 모델을 만드는 데 사용되었습니다. 신용: NASA/고다드/애리조나 대학교
과학자들은 OSIRIS-REx의 표적 터치다운 사이트인 "나이팅게일"이라고 불리는 이 사이트는 또한 생명의 구성 요소인 유기 재료의 서명을 품고 있다고 말했습니다. 베누북반구의 나이팅게일 위치는 460피트(140미터) 분화구 안에 위치하지만, 우주선이 만지는 것이 안전하다고 여겨지는 지역은 52피트(16미터)에 걸쳐 있습니다.
우주선의 태양 전지판은 20피트 또는 6.2미터 이상 뻗어 있습니다.
올해 초 로레타는 "타이트한 핏의 일종입니다.
그러나 과학자들은 나이팅게일이 풍부한 수익을 제공할 것으로 기대합니다. OSIRIS-REx의 관측은 또한 터치와 이동의 재료가 최근 공간의 가혹한 환경에 노출되었음을 나타내며, 이는 이 임무가 태양계의 45억 년 역사의 대부분에 방해받지 않은 깨끗한 샘플을 잡을 수 있음을 의미합니다.
화요일에 Bennu를 향한 OSIRIS-REx의 하강은 소행성 주위를 궤도를 떠난 시점으로부터 4시간 이상 지속되었습니다.
하강을 시작하고 나서 우주선은 TAGSAM 샘플링 암을 확장하고 소행성에 더 가까이 갔다. 터치다운 전 마지막 시간, OSIRIS-REx는 샘플링 팔과 네비게이션 카메라를 베누쪽으로 가리키기 위해 몸을 돌린 다음 두 개의 태양열 어레이 패널을 우주선의 본체 위의 "Y-wing" 구성으로 이동하여 날개가 소행성 표면에 닿지 않도록 했습니다.
검문소와 매치포인트 화상으로 알려진 두 번의 기동은 터미널 하강 단계를 시작하고 소행성에 대한 우주선의 접근 방식을 보행 속도의 일부로 늦추었다.
저녁 식사 접시의 크기에 대한 임무의 샘플링 메커니즘은 민감한 유기물을 손상시킬 수 있는 야생 온도 스윙으로부터 물질을 보호해야 하는 베누 표면 아래 8인치(20센티미터) 깊이에서 먼지와 바위조각을 수색할 것으로 예상되었습니다.
록히드 마틴 엔지니어가 발명한 TAGSAM 노즐은 질소 가스로 날려버린 샘플을 트랩하고 역진공 청소기와 유사한 공기가 급증하는 수집가에 빨라지도록 설계되었습니다.
"가장 좋은 결과는 우리가 거대한 견본을 집합할 것이라는 것입니다," 헤더 Enos, 애리조나 대학에 OSIRIS-REx의 부수석 연구원은, 견본 수집 시도 의 앞에 말했습니다. "우리는 60 그램, 또는 2 온스에 대 한 요구 사항이 말한다, 하지만 우리는 최대 수집의 능력 2 킬로그램. 그 캡슐이 완전히 가득 차있기를 좋아합니다."
NASA는 10월 30일 베누의 다른 사이트에서 성공을 선언할지 아니면 다른 샘플링 실행을 계속 계획할지에 대한 주요 결정 지점을 설정했습니다.
이 그림은 소행성 베누, 엠파이어 스테이트 빌딩, 에펠탑의 상대적 크기를 보여줍니다. 신용: NASA/고다드/애리조나 대학교
우주선에 소행성 샘플이 있다고 확신하면 지상 컨트롤러는 TAGSAM 암에 대한 명령을 보내 OSIRIS-REx의 착륙 캡슐 내부에 수집 캐니스터를 배치합니다. 폭발성 볼트는 선박의 로봇 팔에서 TAGSAM 머리를 절제하고 캡슐의 뚜껑은 집으로 돌아가기 위해 장치 위로 닫힙습니다.
OSIRIS-REx의 귀환 캐리어가 지구에 착륙 한 후, 복구 팀은 과학자들이 깨끗한 샘플 큐레이션 실험실 내부에 캐니스터를 열고 그 내용을 연구하기 시작하는 휴스턴에있는 NASA의 존슨 우주 센터로 선박을 수송할 것입니다.
존슨의 천체 물질 연구소의 연구원들은 또한 아폴로 우주 비행사에 의해 달에서 반환 바위를 분석합니다.
에노스는 과학자들이 "탄소가 풍부하고 수화된 미네랄의 베누의 시그니처를 대표하는 소행성 물질을 희망한다고 말했다. 그것은 놀라운 일이 될 것입니다, 나는 그 샘플에있을 거라고 믿을 수있는 모든 이유가있다."
"크기 분포의 관점에서, 나는 우리가 다른 크기의 분포의 몇 가지가 있기를 바랍니다. 나는 작은 곡물을 좋아한다. 나는 우리가 섭취 할 수있는 최대 2 센티미터에서 거의 부부를 하고 싶습니다,"이노스는 월요일 말했다. "따라서 다양성은 샘플을 최대한 얻을 수 있는 열쇠입니다. 그것이 내 돈이 내일 있는 일입니다."
OSIRIS-REx 우주선을 개발하고 제작한 팀은 소행성 샘플이 지구의 유기 물질에 의해 오염되지 않도록 추가 조치를 취했습니다.
연구원은 광학 및 전자 현미경, 슈퍼 컴퓨팅 실험실 및 싱크로트론 가속기 (큰 방 또는 건물의 크기를 소행성 샘플 분석에서 계측)를 사용합니다.
우주에서 비행 할 자격이 과학 장비는 극한의 온도, 공기가없는 진공 및 강렬한 방사선에서 작동해야하며, 전력이 거의 작동하지 않습니다.
과학자들은 베누에서 잡은 아미노산과 다른 화합물의 키랄리티, 또는 손아귀를 결정하려고 시도할 것입니다. DNA와 같은 생명과 관련된 분자는 독특한 방향을 가지고 있습니다. 지구상의 유기체에서 DNA의 경우, 이중 나선은 항상 오른손잡이 방향으로 뒤틀리며 생물학에서 아미노산을 구성하는 원자는 거의 항상 왼손잡이입니다.
생물학적 분자를 구성하는 원자 들 중 왼쪽 또는 오른쪽 방향에 대 한 선호 는 화학 물질 함께 래치 하 고 더 복잡 한 구조를 구축 하기 쉽게.
"Bennu는 태양계에서 백만 개 이상의 알려진 소행성 중 하나이며,이 소행성은 태양계에서 행성을 형성한 초기 물질의 유물이며, 태양계가 어떻게 형성되었는지, 그리고 시간이 지남에 따라 어떻게 진화했는지를 잠금 해제하는 핵심 정보를 보유하고 있습니다."
OSIRIS-REx가 베누를 조사한 자료에 따르면 소행성의 가장 어두운 바위 중 상당수는 예상보다 약하고 다공성입니다. 과학자들은 소행성의 바위 대부분이 지구 대기권진입에서 살아남기에는 너무 약하다고 말하기 때문에 OSIRIS-REx를 대상으로 한 표본은 운석 수집에서 비슷한 바위가 잘 표현되지 않기 때문에 "누락된 링크"를 제공할 수 있다고 말합니다.
"Bennu의 반환된 샘플은 물과 유기 물질이 지구에 전달되는 방법과 지구 생명의 초기 개시에서 중요한 성분이 맡은 역할과 같은 몇 가지 주요 천체 생물학 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다."
OSIRIS-REx 임무의 또 다른 목적은 베누를 밀어내고 점차 궤도를 변경하는 힘을 특징짓는 것입니다. 힘 중 하나는 소행성의 열 방출이 태양계를 통해 궤도를 바꿀 수있는 야르코프스키 효과라고합니다. 태양 복사 압력은 소행성 궤도에 또 다른 영향이다.
이 데이터는 과학자들이 소행성이 지구를 위협할 때 를 더 잘 예측하는 데 도움이 될 것입니다.
미국 최초의 소행성 샘플 반환 프로브이지만 OSIRIS-REx는 현재 소행성에서 물질을 회수하여 지구로 가져오는 임무를 수행하여 태양계를 여행하는 유일한 우주선은 아닙니다.
일본의 하야부사 2 우주선은 12월 6일 소행성 류구의 홈 샘플을 집으로 가져가6년 동안 우주 탐험을 하고 있습니다. 이 임무는 지난해 반 마일 너비(900미터) 소행성의 두 위치에서 바위 조각을 포착했습니다.
벤누와 마찬가지로 류구는 탄소와 유기농이 풍부한 소행성입니다.
NASA와 일본 항공 우주 탐사 국은 하야부사 2 및 OSIRIS-REx 샘플을 각 국가의 과학자들과 공유하기로 합의했습니다.
"우리는 두 임무에 일하는 과학자의 교환을 가지고, 물론, 우리는 우리가 과학을 극대화 할 수 있도록 서로의 샘플의 일부를 교환 할 것입니다,"Glaze는 말했다.
"우리는 (JAXA가) 아주 성공적인 시도를 했다는 것을 믿고, 그(것)들은 자료를 다시 가져올 것으로 예상합니다, 그러나 우리의 희망은 OSIRIS-REx와, 우리는 견본의 현저하게 더 많은 질량을 수집할 것입니다, 그녀는 말했습니다. " 그래서 그(것)들의 둘 사이에서, 우리는 공부하기 위하여 견본의 우수한 조합이 있어야 합니다."
|