Publicado: 
19 de octubre de 2020

OSIRIS-REx de la NASA, a punto de tomar una muestra del asteroide Bennu

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Este concepto artístico muestra a la nave OSIRIS-REx de la NASA en descenso hacia el asteroide Bennu para colectar una muestra de la superficie del asteroide. Crédito: NASA/Goddard/Universidad de Arizona

Un momento histórico está a la vuelta de la esquina para la misión OSIRIS-REx de la NASA. Mañana, martes 20 de octubre, la nave robótica OSIRIS-REx descenderá a la superficie rocosa del asteroide Bennu, aterrizará por unos segundos y recolectará una muestra de las rocas y del polvo del asteroide. Esta será la primera vez que la NASA tome muestras de un asteroide, que serán traídas de vuelta a la Tierra para su estudio.

Mañana, la misión realizará el primer intento de contacto y despegue (TAG por sus siglas en inglés) del evento de recolección de muestras. Esta serie de maniobras llevará a la nave hasta el sitio denominado Nightingale (Ruiseñor), un área rocosa de 52 pies (16 metros) de diámetro en el hemisferio norte de Bennu, donde el brazo robótico de muestreo intentará tomar una muestra. El área de Nightingale fue seleccionada como sitio de muestreo principal de la misión porque contiene la mayor cantidad de materia de grano fino sin obstrucciones. Sin embargo, la región está rodeada de rocas del tamaño de edificios. Durante el evento de muestreo, la nave, del tamaño de una camioneta grande, intentará aterrizar en un área del tamaño de unas pocas plazas de aparcamiento y a solo unos pasos de distancia de algunas de estas rocas gigantes.
 

La ingeniera y gerente de operaciones de misión de OSIRIS-REx, Nayi Castro, y el astroquímico José Aponte, ambos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, discuten la toma de muestras del asteroide Bennu, programada para el 20 de octubre de 2020. Mira este video en YouTube.

Durante las 4,5 horas de duración del evento de muestreo, la nave realizará tres maniobras distintas para alcanzar la superficie del asteroide. La secuencia de descenso se iniciará con OSIRIS-REx disparando sus propulsores para una maniobra de salida de la órbita de seguridad a aproximadamente 2.500 pies (770 metros) de la superficie de Bennu. Tras un viaje de cuatro horas en trayectoria de descenso, la nave realizará la maniobra "Checkpoint" (o punto de control) a una altitud aproximada de 410 pies (125 m). La quema de propulsores ajustará la posición y velocidad de OSIRIS-REx para su descenso abrupto hacia la superficie. Aproximadamente 11 minutos más tarde, la nave realizará la quema del "Matchpoint" (o punto de encuentro) a una altitud aproximada de 1.777 pies (54 m), ralentizando su descenso y apuntando a una trayectoria que coincida con la rotación del asteroide al momento del contacto. La nave descenderá entonces a la superficie, aterrizará por menos de dieciséis segundos y disparará una de sus tres botellas de nitrógeno presurizado. El gas agitará y levantará el material de la superficie de Bennu, que será atrapado en la cabeza colectora de la nave. Tras este breve contacto, la OSIRIS-REx disparará sus propulsores para alejarse de la superficie de Bennu y situarse a una distancia segura del asteroide.

Tras realizar la maniobra de salida de la órbita, la nave ejecutará una secuencia de reconfiguraciones en preparación al muestreo. Primero, OSIRIS-REx extenderá su brazo robótico de muestreo: el mecanismo de adquisición de muestras de contacto y despegue (TAGSAM por sus siglas en ingles), desde su posición plegada de almacenamiento hasta la posición para la recolección de muestras. A continuación, los dos paneles solares de la nave adoptarán una configuración de "ala Y" sobre el cuerpo de la nave, que los sitúa de forma segura hacia arriba y lejos de la superficie del asteroide durante el aterrizaje. Esta configuración también desplaza el centro de gravedad de la nave directamente sobre la cabeza del colector TAGSAM, que es la única parte de la nave espacial que estará en contacto con la superficie de Bennu durante el evento de recolección de muestras.

Debido a que la nave y Bennu se encontrarán a aproximadamente 207 millones de millas (334 millones de km) de la Tierra durante el TAG, toma alrededor de 18,5 minutos para que la señal viaje de un punto a otro. Este lapso obstaculiza el comando en vivo de las actividades de vuelo desde la Tierra durante el evento TAG, por lo que la nave fue diseñada para realizar toda la secuencia de recolección de muestras de forma autónoma. Previo al inicio del evento, el equipo OSIRIS-REx cargará todos los comandos a la nave espacial y luego enviará el comando "GO" (de arranque) para comenzar.

Para su vuelo autónomo hasta Nightingale,  OSIRIS-REx usará el sistema de navegación rastreo de marcadores naturales (NFT por sus siglas en inglés). La nave empezará a recopilar imágenes de navegación unos 90 minutos después de la salida de la órbita. A continuación, comparará esas imágenes en tiempo real con un catálogo a bordo, utilizando marcadores naturales de la superficie para asegurarse de que está en el curso correcto hacia su objetivo. Conforme la nave se acerque a la superficie, OSIRIS-REx actualizará las maniobras de punto de control y punto de encuentro basadas en la estimación del NFT de la posición y velocidad de la nave espacial.  OSIRIS-REx continuará usando las estimaciones del NFT durante su descenso a la superficie para monitorear su posición y velocidad. La nave abortará la misión de forma autónoma si su trayectoria varía fuera de los límites predefinidos.

Para asegurar que la nave espacial aterrice en un área segura y evite las regiones escarpadas, el sistema de navegación está equipado con un mapa de riesgo del área Nightingale, que delimita las áreas de muestreo de las potencialmente dañinas para la nave espacial. Si el sistema NFT de la nave detecta que está en curso hacia una de estas zonas peligrosas, la nave automáticamente se recalibrará una vez que alcance una altitud de 16 pies (5 m). Esto mantendrá a la nave segura y permitirá un intento posterior de colecta de muestras en una fecha futura.

A medida que la nave realice cada evento de la secuencia de toma de muestras, enviará actualizaciones de telemetría al equipo OSIRIS-REx en la Tierra, a una velocidad de datos extremadamente lenta. El equipo supervisará la telemetría durante su excursión y podrá confirmar si la nave ha aterrizado con éxito sobre la superficie de Bennu poco después de que ocurra el TAG. Las imágenes y otros datos científicos recopilados durante el evento serán enviados luego de que la nave se aleje del asteroide y pueda apuntar su antena más grande hacia la Tierra para transmitir a velocidades de comunicación más altas.

OSIRIS-REx colectará al menos 2 onzas (60 gramos) del material rocoso de Bennu para traer a la Tierra. Será el mayor retorno de muestras del espacio desde el programa Apolo, y se han desarrollado dos métodos para verificar que la toma de muestras se dio de forma efectiva. El 22 de octubre, la cámara SamCam de OSIRIS-REx tomará imágenes de la cabeza del TAGSAM para verificar que contenga material de la superficie de Bennu. Además, la nave realizará una maniobra de giro el 24 de octubre para determinar la masa del material recolectado. Si estas mediciones indican una recolección exitosa, se tomará la decisión de colocar la muestra en la cápsula de retorno de muestras (SRC por sus siglas en inglés) para su devolución a la Tierra. En caso contrario, la nave lleva a bordo cargas de nitrógeno para dos intentos más. Un intento de TAG en un sitio secundario denominado Osprey se realizará en algún momento después de enero de 2021.

El equipo de la misión ha pasado los últimos meses preparándose para el evento de recolección de muestras al tiempo que maximiza el trabajo remoto como parte de la respuesta al COVID-19. El día del TAG, un número limitado de miembros del equipo monitorearán la nave desde el Área de Apoyo a Misión del Espacio de Lockheed Martin, tomando las medidas de seguridad apropiadas. Otros miembros del equipo estarán en distintos lugares para cubrir el evento, cumpliendo con los protocolos de seguridad.

La nave tiene programado partir de Bennu en 2021 y entregará la muestra recolectada a la Tierra el 24 de septiembre de 2023.

El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, provee la administración general de la misión, la ingeniería de sistemas y seguridad y la garantía de misión para la OSIRIS-REx. Dante Lauretta de la Universidad de Arizona, Tucson, es el investigador principal, y la Universidad de Arizona lidera el equipo científico y la planificación de la observación científica y el procesamiento de datos de la misión. La empresa Lockheed Martin Space en Denver construyó la nave y proporciona operaciones de vuelo. Goddard y KinetX Aerospace son los responsables de navegación de la nave OSIRIS-REx. OSIRIS-REx es la tercera misión del Programa de Nuevas Fronteras de la NASA, que es administrado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington.

Escrito por Brittany Enos, Universidad de Arizona

Versión en inglés