Миссия НАСА OSIRIS собирается доставить на Землю образцы астероидов

Утром 24 сентября космическая капсула с нетронутым образцом околоземного астероида Бенну войдет в атмосферу Земли, окутанная огнем. Во время 13-минутного спуска аппарат будет использовать тепловой экран для сброса скорости за счет трения. Если все пройдет успешно, аппарат благополучно приземлится на военном полигоне в штате Юта, что ознаменует завершение семилетней миссии НАСА по изучению происхождения, спектральной интерпретации, идентификации ресурсов, безопасности и реголита - OSIRIS-REx.

Более полувека участники этой миссии решали многочисленные технические задачи: создание, тестирование и запуск космического аппарата OSIRIS-REx в 2016 г.; сближение с астероидом Бенну в 2018 г. на расстоянии около 207 млн км от Земли; захват с помощью роботизированной руки половины чашки Бенну в 2020 г.; возвращение на Землю в 2021 г.

Однако масштаб миссии OSIRIS-ReX простирается из далекого прошлого в относительно близкое будущее. Почти два десятилетия назад астрономы поставили перед собой задачу не только близко познакомиться с древним астероидом, но и привезти его домой. И его научные наблюдения окунулись на миллиарды лет в прошлое. Образцы с этого астероида возрастом более 4,5 млрд. лет, вероятно, дадут ключ к разгадке происхождения жизни. Это также поможет нам подготовиться к тому моменту, когда через несколько столетий Бенну может угрожать столкновение с Землей.

Сила нетронутого астероида

Образец OSIRIS-REx - это возможность тщательно изучить, какие соединения могли присутствовать в ранней Солнечной системе. Доставив на Землю кусочки космической породы, исследователи смогут использовать самые мощные лабораторные методы, а не только те, которые могут поместиться на космическом аппарате.

"Джейсон Дворкин, биохимик и астробиолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, говорит: "Возможность получить что-то в лаборатории - это очень мощный инструмент. Он является научным руководителем проекта OSIRIS-REx с тех пор, как НАСА приняло предложение о его создании в 2011 году, и участвует в планировании миссии с момента ее зарождения в 2004 году. "Вы можете изменить свое мнение о том, что вы ищете. По мере поступления новых открытий вы можете корректировать свою аппаратуру. Вы можете иметь приборы, которые не только слишком велики для размещения на космическом аппарате, но для нас даже больше, чем стартовая площадка".

Дворкин давно интересуется тем, как межзвездная химия может пролить свет на то, как органические соединения на ранней стадии развития Земли образовали жизнь в том виде, в котором мы ее знаем. Возможно, что материал астероидов, состоящих из того же материала, что и Бенну, помог доставить некоторые необходимые ингредиенты при столкновении с нашей планетой.

Мы знаем, что удары произошли, говорит Дворкин, но мы не знаем, насколько значимым был "астероидный вклад" от объектов, подобных Бенну.

Быстрое извлечение образца

Прежде чем ученые, подобные Дворкину, смогут исследовать кусочки породы для получения данных, они должны доставить образцы в лабораторию в целости и сохранности. Команды по сбору образцов - специалисты NASA и ученые академических миссий, представители вооруженных сил США, а также ученые и инженеры компании Lockheed Martin, построившей космический аппарат OSIRIS-REx, - провели лето, тренируясь как можно быстрее доставить образец Бенну.

Когда капсула приблизится к атмосфере Земли, спасатели сядут в вертолеты и с помощью инфракрасной съемки будут следить за ее снижением. Их цель - быстро прибыть к месту падения капсулы, которое будет находиться в пределах 36 миль на 8,5 миль от полигона Министерства обороны США в штате Юта недалеко от Солт-Лейк-Сити. Причина спешки заключается в том, чтобы ограничить вероятность загрязнения 8,8 унций нетронутого материала Бенну чем-либо земным.

Для дополнительной защиты от этого команда, извлекающая капсулу, возьмет также образцы грунта и материалов вокруг места посадки. Таким образом, если ученые обнаружат что-то "необычное", - говорит Дворкин, - мы сможем убедиться, что это не может быть объяснено загрязнением или чем-то другим из окружающей среды".

После сбора капсула будет доставлена во временную чистую комнату на военном полигоне. Там она будет разобрана и упакована для перелета в космический центр НАСА имени Джонсона в Хьюстоне, где космическое агентство создало специализированную чистую комнату. Это будет дом Бенну на Земле.

"Образец возвращается и изучается научной группой в течение двух лет", - говорит Дворкин. "В течение шести месяцев мы составляем каталог наблюдений, основываясь на том, как описать образец, не повредив его, используя неинвазивные методы".

Что может рассказать нам астероид, упавший на Землю

По словам Дворкина, научная группа должна проверить 12 основных гипотез и 54 подгипотезы, которые делятся на четыре большие категории.

Первая категория - это проверка наблюдений, которые OSIRIS-REx провел за Бенну во время пребывания в космосе. NASA хочет знать: Сохранятся ли результаты дистанционных инструментальных измерений, например, минералогии астероида, при проверке на земле? Если да, то это будет базой для дополнительных дистанционных исследований других астероидов, на которые НАСА не будет отправлять космические аппараты.

Вторая категория, любимая Дворкиным, заключается в изучении того, какие органические соединения могут присутствовать в образце. В нем могут содержаться аминокислоты, сахара и альдегиды. Потенциально это те же компоненты, которые присутствовали на Земле в момент зарождения жизни. Изучение их состава на Бенну может показать, каким химическим изменениям они подверглись за долгие годы пребывания в космосе.

История Солнечной системы - это третья категория. Это история, рассказанная образцом, о нашей солнечной окрестности: весь путь "от протосолнечной туманности до образования кратера, из которого мы взяли образец", - говорит Дворкин. С этой точки зрения, когда Бенну путешествовал в холодном космосе, материал из первых дней существования Солнечной системы как будто хранился в холодильнике.

И четвертая категория исследований - это анализ того, изменит ли образец Бенну и если да, то как. "Мы видели его изображения до того, как поместили его на Землю; это то же самое, или оно изменилось при входе в атмосферу Земли?" - говорит Дворкин. говорит Дворкин. "Есть ли у нас свидетельства загрязнения от космического аппарата, от обработки и перемещения образца?

Некоторые из ответов на вопросы, относящиеся ко всем четырем категориям, могут быть получены в течение нескольких месяцев или нескольких лет. Но НАСА готовится к длительной работе. Сегодняшние ученые будут иметь непосредственный доступ только к четверти образца. Остальное будет храниться в холодном хранилище в течение десятилетий, исходя из предположения, что у последующих поколений будут более совершенные инструменты и более обширные знания.

NASA хочет избежать повторения ошибок, допущенных агентством при работе с некоторыми образцами лунного материала времен "Аполлона", когда тесты не были столь консервативными в отношении лунного материала. "Это вооружение будущего и уверенность в том, что будущие поколения будут благодарить нас, а не проклинать", - говорит Дворкин.

Есть еще один перспективный аспект миссии OSIRIS-REx. В конце 22-го века, где-то между 2170 и 2200 годами, у Бенну есть небольшой шанс столкнуться с Землей. Это "небольшой процент, но не ничто", - отмечает Дворкин. Информация, собранная OSIRIS-REx и последующими исследованиями образцов, может помочь ученым и политическим лидерам, имея десятилетия на подготовку, решить, нужно ли предпринимать действия по отклонению Бенну, чтобы предотвратить катастрофическое столкновение.

"Это замечательное чувство - работать над миссией так долго, чтобы она принесла научные плоды в будущем, а возможно, и планетарную защиту в будущем", - говорит Дворкин. "Это происходит, когда начинаешь задумываться о том, что произошло четыре с половиной миллиарда лет назад. Вы начинаете думать и о будущем".