Osiris Rex se vrača domov z dragocenim tovorom

V nedeljo bo po milijardah prepotovanih kilometrih po našem osončju v bližino Zemlje zajadral Osiris Rex. Proti tlom bo katapultiral kot mini hladilnik veliko kapsulo, v kateri so vzorci z asteroida Bennu, ki jih je uspešno zagrabil oktobra 2020. Nato se bo sonda, ki se bo v nedeljo preimenovala, odpravila novim zmagam naproti.

Robotski raziskovalci na površju Lune in Marsa lahko pobirajo in učinkovito analizirajo vzorce ter na Zemljo pošiljajo podatke, tudi iz orbite lahko sonde dobro preučujejo sestavo kamnin na opazovanem nebesnem telesu, vendar se to ne more primerjati z vrhunskimi laboratoriji tu na Zemlji. Astronavti in sonde so prinesli že vzorce z Lune, pa z asteroidov, kometov, v prihodnjih letih si želijo tudi kamenja z Marsa.

Umetniška upodobitev sonde Osiris Rex nad površjem asteroida Bennu FOTO: Nasa  

Osiris Rex je prva ameriška povratna odprava za nabiranje vzorcev z asteroida, potem ko je Japonska že (bolj ali manj) uspešno izvedla dve. Asteroidi so ostanki iz davno minulega časa, ko je bilo osončje kaotična soseščina, v kateri so trkali večji in manjši kamni in se spajali v današnje planete. Prav zato so kot časovne kapsule, ki vsebujejo odgovore na vprašanja astronomov, kako so se rodili planeti. Japonska Hajabusa je bila prva sonda, ki je novembra 2005 pograbila nekaj vzorčkov z asteroida Itokava, vendar ni šlo gladko in tako je na Zemljo 13. junija 2010 prinesla le malo prahu, toda za raziskovalce je včasih tudi to povsem dovolj. Njena naslednica Hajabusa 2 je bila veliko uspešnejša. Petega decembra 2020 je sonda odvrgla kapsulo z dobro merico prsti z asteroida Rjugu in nato odhitela proti še enemu asteroidu. Odprav za raziskovanje asteroidov in kometov je bilo že kar nekaj. Nasin Galileo je leta 1991 poletel mimo asteroida Gaspra, Shoemaker je leta 2000 krožil okoli asteroida Eros, leto kasneje pa na njem celo pristal. Komet Tempel 1 je bil leta 2005 cilj odprave Deep Impact, med katero je sonda nanj namerno poslala plovilo, tako da je treščilo v komet. Evropski lander Philae je nato leta 2014 nežno, a vseeno precej nesrečno pristal na kometu Čurjumov-Gerasimenko, ki ga je podrobneje proučevala Rosetta, Nasina sonda Dawn je krožila okoli Veste in zatem okoli Cerere, kitajska sonda Chang'e 2 je poletela mimo asteroida Toutatis, New Horizons pa mimo Arrokotha. Je pa Nasa na Zemljo s sondo prinesla vzorec repa kometa.

Plovilo, ki je na Zemljo prineslo zvezdni prah

Sonda Stardust je s posebnim loparjem pometla po repu kometa Wild 2 in nato 5. januarja 2006 odvrgla kapsulo, v kateri je bilo 10.000 delcev kometa, večjih od enega mikrometra. Kapsula je pristala na istem območju, kjer bo v nedeljo pristajala kapsula z vzorci z asteroida.

To je vzorec asteroida Rjugu

Za tarčo Osiris Rexa so pri Nasi izbrali asteroid Bennu, ki je širok okoli 500 metrov. Je asteroid tipa B, to je vrsta precej redkih ogljikovih asteroidov, asteroidi tega tipa so sicer del skupine asteroidov tipa C ali ogljikovih hondritov, ki vsebujejo razmeroma veliko ogljika v obliki grafita, karbonatov in organskih spojin. Taki asteroidi vsebujejo tudi vodo in minerale z značilnimi spremembami zaradi vode. Tip B se od tipa C razlikuje predvsem po absorpciji v ultravijoličnem delu spektra, ki je majhna ali je sploh ni. Kemijska sestava ni bila edini razlog, da je Nasa izmed 500.000 znanih asteroidov izbrala ravno Bennu, ki za krog okoli Sonca potrebuje 436 dni. Je namreč v skupini asteroidov, ki so od Zemlje oddaljeni manj kot 1,3 astronomske enote (AE – razdalja med Zemljo in Soncem, ki znaša približno 150 milijonov kilometrov). Z mislijo, da se bo sonda vrnila z vzorcem, so iskali bližnji kamen s čim bolj enakomerno orbito. Leta 2008, ko so izbirali cilj, jih je od več kot 7000 znanih teles blizu Zemlje le 192 imelo ustrezno orbito. Izbor so zmanjšali na 26 teles, saj so iskali kamen, večji od 200 metrov – manjši se vrtijo hitreje, zato je z njih težje pobirati vzorce. Nazadnje je odločala še kemijska sestava, to so poznali pri 12 telesih, a le peterica je imela tako, ki se ni spreminjala tako rekoč od nastanka pred štirimi milijardami let. Bennu ni zanimiv samo zaradi morebitnih gradnikov življenja, ampak tudi zaradi možnosti, da bi proti koncu 22. stoletja lahko treščil na Zemljo. Leta 2060 se ji bo približal na vsega 750.000 kilometrov, kar je sicer skoraj dvakrat dlje od Lune, a dovolj blizu, da se lahko z njim poigra Zemljina gravitacija in tako poveča negotovost prihodnjih orbit. Pri tej velikosti bi večji del asteroida preživel potovanje skozi atmosfero in ob trku povzročil ogromno škodo.

Bennu je širok 500 m. FOTO: Nasa  

Dotakni se in pojdi

Pobiranje vzorcev daleč daleč stran od nas s starodavnega kamna z nazobčanimi skalami vsekakor ni preprosta naloga. No, najprej je morala sonda do te točke na dnevnem redu sploh priti. Osiris Rex je z Zemlje odpotoval 8. septembra 2016, v orbito asteroida se je utiril decembra 2018, nato je dve leti krožil, analiziral, fotografiral svoj začasni dom in iskal kraj, kjer mu bo »ukradel« ščep prsti. Vznemirljivo dogajanje je potekalo 20. oktobra 2020. Sonda, velika kot manjši avtomobil, se je takrat spustila proti površju in nalogo opravila v vsega nekaj sekundah, v tako imenovani akciji »dotakni se in pojdi«.

V nekaj trenutkih se je zgodilo veliko. Nekaj več kot tri metre dolga roka za pobiranje vzorcev je izstrelila plin, da se je sloj na površju nekoliko dvignil in premešal. »Zaradi majhne težnosti ne moremo pristati na površju asteroida, lahko ga le poljubimo,« je takrat pojasnila Beth Buck iz podjetja Lockheed Martin. Ves postopek je bil popolnoma avtomatiziran. Ko je Osiris Rex opravil glavno nalogo odprave, je prižgal potisnike in se začel umikati na varno razdaljo. Nekaj dni zatem so pri Nasi dobili fotografije, ki so potrdile, da je sonda pobrala več kot dovolj materiala. Minimalni cilj je bil 60 gramov, po ocenah Nase so pobrali 250 gramov. Sonda bi lahko trikrat posegla po prgišču, če ne bi uspelo v prvem poskusu.

Osiris Rex je nato še do 10. maja 2021 vztrajal pri Bennuju, nato se je poslovil in odjadral proti Zemlji.

Tako se je Osiris-Rex dotaknil Bennuja

Kako bo potekala dostava

Iz Nase so sporočili, da bo sonda vzorec dostavila v nedeljo, 24. septembra, ob 16.55 po srednjeevropskem času.

Matična sonda Osiris Rex bo dragoceni tovor pri polni hitrosti odvrgla pravzaprav daleč od naslova dostave: ko bo 102.000 kilometrov od Zemlje, ji bodo nadzorniki poslali sporočilo, ki bo sprožilo odcepitev kapsule. Osiris Rex pa bo 20 minut po oddaji »paketa« pomahal Zemlji, prižgal motorje in odhitel proti asteroidu Apophis. Apophis je še en potencialno nevaren asteroid, pred časom so celo izračunali, da bi lahko leta 2029 trčil v Zemljo. Podrobnejši podatki so pokazali, da bo 13. aprila 2029 okoli 340 metrov široki asteroid sicer res nevarno blizu našega planeta, a ne katastrofalno blizu – letel bo mimo na oddaljenosti 32.000 kilometrov. Nasa je nato ovrgla tudi navedbe, da bi lahko v Zemljo trčil leta 2068. Je pa agencija izkoristila priložnost, da ga pobliže spozna. Osiris Rexu je za nalogo ostalo dovolj goriva, prav tako so v dobri kondiciji vsi delujoči sistemi. Sonda bo dobila novo ime, Osiris Apex, z asteroidom pa se bo srečala leta 2029. Osiris Apex bo asteroid preučeval 18 mesecev in skušal dognati, iz česa je sestavljen. Apophis je sicer precej drugačen od Bennuja, uvrščajo ga med asteroide tipa S, zanje je značilno, da imajo v sestavi silicij (zato tudi oznaka S). Podaljšek odprave je za samo sondo precej tvegan, saj ni bila izdelana za to, da bi se tako približala Soncu. V orbitah, ko bo lovila asteroid, se mu bo namreč približala na vsega polovico AE.

Kapsula sonde Osiris Rex. FOTO: Nasa/AFP

Nazaj k dostavi. Okoli 45-kilogramska kapsula bo po odcepitvi od matične sonde štiri ure potovala, nato bo nad zahodno obalo ZDA vstopila v atmosfero s hitrostjo 44.500 kilometrov na uro, trenje jo bo spremenilo v ognjeno kroglo. Toplotni ščit iz materiala, ki so ga izumili pri Nasi, bo pri tem v komori z vzorcem vzdrževal temperaturo, kakršna je bila na površini Bennuja. Pristanek je predviden na vojaškem območju puščave Veliko slano jezero v Utahu (predvideno območje pristanka meri 58 krat 14 kilometrov). V nedeljo bo v zraku v bližini pristanka več helikopterjev in letal, med njimi Nasino raziskovalno letalo WB-57, ki se lahko dvigne celo 18.280 metrov visoko (komercialna letala letijo na višini od 8000 do 11.000 metrov). Ti jo bodo spremljali z vidnimi in toplotnimi sistemi za sledenje. Žareča krogla bo namreč dobro vidna z infrardečimi instrumenti.

Ko bo ozračje kapsulo upočasnilo na 1850 kilometrov na uro, to se bo zgodilo dve minuti po vstopu v atmosfero, se bo sprožilo zaviralno padalo, šest minut kasneje (1600 metrov nad površjem) se bo odprlo še drugo okroglo padalo. Kot navajajo na spletni strani Nase, je zaradi oblike padala manj verjetno, da ga premetavajo sunki vetra, zato se bolj stabilno spušča proti tlom in je manj verjetnosti, da bi ga odneslo s poti, kar bi otežilo iskanje kapsule. Ta je odporna proti različnim vremenskim pojavom, od ledenega dežja do udara strele, vendar se najbolj bojijo ravno vetra, zato budno spremljajo tudi vremensko napoved. Pri Nasi so sicer v zadnjih tednih pripravili več simulacij pristajanja in pobiranja kapsule.

Kapsula bo ob tla udarila s hitrostjo 18 kilometrov na uro. Kot predvidevajo, bo trinajst minut po vstopu v atmosfero kapsula po sedmih letih znova na Zemlji. Ekipe jo bodo odhitele pobrat, da bi čim prej zavarovali vzorce, najprej jo bodo odnesli v čisto sobo v vojaškem kompleksu, kjer jo bodo delno razstavili, nato jo bodo odpeljali v laboratorij v Johnsonovem centru vesoljske agencije v Houstonu. Iz Nase so še sporočili, da bodo vsebino kapsule javno predstavili 11. oktobra. Vzorci bodo na voljo znanstvenikom po vsem svetu.