Le vaisseau spatial OSIRIS-REx de la NASA a atteint sa cible, l'astéroïde Bennu (101955 Bennu), le 3 décembre 2018. Depuis lors, le vaisseau spatial examine la surface de l'astéroïde, à la recherche d'un point d'atterrissage approprié pour recueillir un échantillon. Le problème est que Bennu a une surface beaucoup plus rocheuse et difficile qu'on ne le pensait initialement.
La mission principale d’OSIRIS-REx (Origines, Interprétation spectrale, Identification des ressources, Sécurité, Regolith Explorer) est de collecter un échantillon de l’astéroïde Bennu et de le retourner sur Terre. C’est une manœuvre risquée, et pour réussir, le vaisseau spatial doit trouver un lieu d’échantillonnage qui remplit deux conditions: il doit avoir un matériau à grain fin approprié pour l’échantillonnage et il doit être sûr pour le vaisseau spatial.
Le vaisseau spatial a étudié de près la surface de l'astéroïde et, en décembre, la NASA a annoncé qu'elle avait réduit le site d'échantillonnage à quatre candidats sur le thème de l'aviaire: Kingfisher, Osprey, Sandpiper et Nightingale. Après avoir examiné de plus près ces quatre-là, la NASA a choisi Nightingale comme site d'échantillonnage principal, Osprey servant de back-up.
Tout cela faisait partie de la phase de reconnaissance A. Maintenant, la mission est en phase de reconnaissance B, et cette phase nécessite OSIRIS-REx pour se rapprocher très près de Bennu.
L'orbite du vaisseau spatial le maintient à 1,2 km (0,75 mi) au-dessus de la surface de l'astéroïde. Hier, OSIRIS-REx s'est beaucoup rapproché. Au cours d'une manœuvre de près de 11 heures, le vaisseau spatial s'est approché à moins de 620 mètres (0,4 mi) de la surface et a survolé le site de Nightingale, une parcelle de terrain de seulement 16 mètres (52 pi) de large.
Il s'agissait de la plus petite manœuvre jamais réalisée par le vaisseau spatial. Il a utilisé l'un de ses propulseurs LTR (Low Thrust Reaction Engine Assembly) pour amorcer l'approche. Ce sont les plus petits propulseurs à bord, et ils ont déplacé le vaisseau spatial à 3,7 mm / s.
Le vaisseau spatial est maintenant revenu sur son orbite sûre, mais c'était le plus proche de Nightingale.
Le vaisseau spatial a utilisé ses caméras pour construire un modèle visuel embarqué du site de Nightingale. Il utilisera ce modèle pour se frayer un chemin vers le site et en sortir avec son système de suivi des fonctionnalités naturelles (NFT). Le NFT fonctionne en comparant ce que ses caméras voient en temps réel avec ses images embarquées.
Le 11 février, OSIRIS-REx effectuera une autre manœuvre de gros plan sur son site d'échantillonnage de secours, Osprey.
Ensuite, il se rapprochera encore plus.
En mars, il effectuera la phase de reconnaissance C. Au cours de cette phase, le vaisseau spatial s’approche à moins de 250 m (820 pi) de Bennu. Le 3 mars, il survolera Nightingale à cette altitude, et le 26 mars, il en sera de même pour Osprey. Ces survols fourniront des images cruciales à haute résolution de chaque site afin d'identifier des matériaux à grains fins abondants dans chaque site.
Une fois la phase de reconnaissance C terminée, OSIRIS-REx effectuera deux répétitions de son opération d'échantillonnage. Il s'exercera à quitter son orbite et à se rendre à un point de contrôle prédéterminé directement sur le lieu d'échantillonnage, puis il reviendra sur son orbite sûre. Lors de la deuxième répétition, il laissera son orbite et sa manœuvre à un Matchpoint. Là, il survolera le lieu d'échantillonnage avant de revenir en orbite.
Ces répétitions sont essentielles au succès de la mission. Pendant chaque répétition, le vaisseau spatial suivra et analysera les images OCAMS et TAGCAMS et les données LIDAR. L'équipe OSIRIS-REx utilisera tout cela pour vérifier que le système de vol fonctionne bien.
Vient ensuite l'échantillonnage final.
L'instrument TAGSAM (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism) du vaisseau spatial recueillera un échantillon de régolithe de Bennu. TAGSAM est un bras robotique articulé. À mesure que OSIRIS-REx approche de Nightingale, il étendra ce bras vers la surface de l'astéroïde. Le vaisseau spatial s'approchera très lentement de l'astéroïde et, ce faisant, TAGSAM prendra contact.
Il ne touchera la surface que pendant une courte période (environ cinq secondes), ce qui est suffisamment long pour recueillir un échantillon. Il recueille un échantillon en soufflant de l'azote gazeux sur le régolithe, en envoyant des matériaux à grains fins au-dessus de la surface, pour être capturé par TAGSAM. Il mesurera ensuite la quantité de matière dans l'échantillon pour voir si cela suffit. La NASA veut prélever un échantillon de 60 grammes (2,1 oz).
La NASA a une nouvelle méthode de pesée de l'échantillon. Une fois qu'ils auront recueilli un échantillon, ils allumeront les propulseurs pour reculer loin de Bennu. Ensuite, avec le TAGSAM étendu, ils feront tourner le vaisseau spatial. Ils mesureront l'inertie et la compareront à une rotation précédente avec le TAGSAM étendu, mais vide.
Si l'échantillon n'est pas assez grand, il peut répéter la procédure. OSIRIS-REx a suffisamment d'azote pour effectuer trois prélèvements d'échantillons, si nécessaire.
Une fois que la NASA sait qu'elle a réussi à prélever des échantillons, la tête TAGSAM sera placée dans la capsule de retour d'échantillons (SRC). Ensuite, OSIRIS-REx sera déplacé dans une dérive lente vers une distance de sécurité.
Après cela, le vaisseau spatial a encore du travail à faire. Il restera à Bennu jusqu'en mars 2021, étudiant l'astéroïde. Ensuite, il partira pour la Terre.
La date de retour prévue de l'échantillon d'OSIRIS-REx est septembre 2023. Si tout se passe bien, le vaisseau spatial relâchera le SRC sur Terre via un parachute, où il sera récupéré dans la zone de test et d'entraînement de l'Utah de l'US Air Force.
Pourquoi échantillonner Bennu?
Les astéroïdes sont des restes des premiers jours de notre système solaire. Les astronomes considèrent les astéroïdes comme Bennu comme des capsules temporelles, des messagers immaculés des premiers jours du système solaire. Bennu est un astéroïde carboné découvert en 1999, et sa nature carbonée est importante car le carbone est un élément clé de la chimie organique. C'est également un objet potentiellement dangereux avec 1 chance sur 2 700 d'avoir un impact sur la Terre entre les années 2175 et 2199. (Un autre des objectifs de la mission OSIRIS-REx est également d'étudier l'effet Yarkovsky.)
Il a également été choisi en raison de sa proximité avec la Terre et de son orbite agréable. Lors de la sélection des cibles, il y avait plus de 7 000 astéroïdes proches de la Terre à l'étude, mais à la fin, seulement 192 d'entre eux avaient des orbites appropriées.
Bennu est également de la bonne taille. Si un astéroïde est trop petit - moins d'environ 200 mètres de diamètre - il tourne trop vite pour retenir le matériau de surface adapté à l'échantillonnage. Tout le matériel à grains fins est envoyé dans l'espace.
L'exigence de taille a réduit la liste de 192 à seulement 26.
Mais cela se résume en grande partie à la nature riche en carbone de Bennu. Son carbone primordial est inchangé depuis la formation de l'astéroïde il y a des milliards d'années. Les astéroïdes comme Bennu contiennent également des molécules organiques, des substances volatiles et des acides aminés qui pourraient avoir été les précurseurs de la vie sur Terre. Les scientifiques veulent savoir quel rôle les astéroïdes comme Bennu ont pu jouer dans la vie sur Terre, et ils veulent aussi connaître leur rôle en tant que bloc de construction fondamental des planètes du système solaire.
Sur les 26 astéroïdes restants sur la liste, seulement 12 avaient une composition connue, et seulement 5 étaient primitifs et riches en carbone.
Et c'est pourquoi ils l'ont choisi.
Plus:
- Communiqué de presse: Rapport de situation: OSIRIS-REx achève le survol le plus proche du site échantillon Nightingale
- Mission de retour d'échantillons d'astéroïdes OSIRIS-REx
- Revue des sciences spatiales: OSIRIS-REx: exemple de retour d'astéroïde (101955) Bennu
- Space Magazine: il est temps de décider. Où OSIRIS-REx devrait-il prélever un échantillon sur Bennu?
