История американского межпланетного проекта OSIRIS-REx

ТАСС-ДОСЬЕ. 24 сентября 2023 года американский межпланетный аппарат OSIRIS-REx должен доставить на Землю капсулу с образцами горных пород и пыли, собранных с поверхности астероида Бенну. ТАСС подготовил материал о проекте OSIRIS-REx.

История проекта

OSIRIS-REx является третьей миссией программы "Новые рубежи" (New Frontiers) Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). В 2006 году первым в рамках программы был отправлен к Плутону аппарат New Horizons. В 2011 году был запущен аппарат Juno, который направился к Юпитеру. В качестве цели миссии OSIRIS-REx был выбран астероид Бенну, в задачу космического аппарата входили забор и доставка на Землю образцов вещества с поверхности небесного тела.

OSIRIS-REx был изготовлен подразделением американской корпорации Lockheed Martin в Денвере (штат Колорадо). Научное руководство проектом было возложено на Университет Аризоны (город Тусон, штат Аризона). Полетом космического аппарата управляют специалисты Центра космических полетов им. Годдарда (город Гринбелт, штат Мэриленд). Кроме американских организаций, в проекте также принимают участие космические ведомства Канады, Франции и Японии.

Общая стоимость проекта OSIRIS-REx оценивается в $1,16 млрд, из них $588,5 млн было потрачено на разработку космического аппарата, $183,5 млн - на обеспечение запуска (ракету-носитель).

Астероид Бенну

Бенну (101955 Bennu, ранее обозначался как 1999 RQ36) - небольшой околоземный астероид диаметром около 500 м, вращается по эллиптической орбите вокруг Солнца. Он был открыт 11 сентября 1999 года сотрудниками американской обсерватории Сокорро (штат Нью-Мексико). Небесное тело названо в честь мифологической птицы Бенну, олицетворяющей душу древнеегипетского бога Осириса.

Бенну относится к наиболее распространенным астероидам - класса C (темные углеродистые объекты), которые могут содержать воду, органику, драгоценные металлы. Он считается одним из потенциально опасных для Земли астероидов: орбита Бенну пересекается с орбитой нашей планеты. По оценкам экспертов, это может произойти в конце XXII века (между 2175 и 2199 годами). Однако вероятность столкновения с ним, по данным NASA, оценивается как 1 к 2 700. Падение астероида такого размера на Землю сравнимо со взрывом мощностью 2,7 тыс. мегатонн в тротиловом эквиваленте.

Характеристики космического аппарата

OSIRIS-REx является почти точной копией американского межпланетного аппарата Stardust, который в 2006 году доставил на Землю частицы межзвездной пыли и вещества из хвоста кометы 81P/Вильда 2.

Космический аппарат OSIRIS-REx оснащен двумя солнечными батареями общей мощностью от 1,2 до 3 кВт (в зависимости от удаления от Солнца). Его стартовая масса - 2,11 т (вес без топлива - 880 кг), длина - 6,2 м (с развернутыми солнечными батареями), ширина - 2,43 м, высота - 3,15 м.

На его борту установлена научная аппаратура: телескоп, лазерный высотомер (изготовлен Канадским космическим агентством), блок камер и сенсоров, инфракрасный и рентгеновский спектрометры.

Для сбора образцов астероидного вещества специалистами Lockheed Martin была разработана технология, не требующая посадки на космическое тело. OSIRIS-REx оборудовали специальной роботизированной рукой-манипулятором длиной 3,35 м, на конце которой находится устройство для сбора образцов. С помощью этого устройства, пролетая на близком расстоянии от поверхности астероида, космический аппарат выпускает струю сжатого азота, которая поднимает частицы грунта, и их захватывает специальный контейнер. Всего планировалось собрать от 60 г до 2 кг астероидного вещества.

Запуск и ход миссии

OSIRIS-REx был запущен 9 сентября 2016 года (02:05 мск) с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида) с помощью ракеты-носителя Atlas V. В сентябре 2017 года космический аппарат совершил гравитационный маневр рядом с Землей и, получив необходимое ускорение, направился к Бенну.

Путешествие межпланетного аппарата к астероиду заняло два года. В августе 2018 года он приблизился к Бенну на расстояние около 2 млн км и начал сближение с этим небесным телом. 3 декабря того же года OSIRIS-REx достиг цели своей миссии и 31 декабря вышел на круговую орбиту астероида.

В течение двух лет OSIRIS-REx изучал Бенну, вращаясь вокруг него на расстоянии около 4,5 км. Уже первые наблюдения показали, что поверхность астероида усеяна крупными булыжниками, а его породы могут содержать воду. С помощью инструментов межпланетного аппарата удалось найти множество залежей карбонатов и других осадочных горных пород, формирующихся только в присутствии жидкой воды, а также прослойку из сложной органики, покрывающую булыжники и многие укромные места поверхности Бенну. Была составлена трехмерная модель астероида и полная карта (геологическая, минеральная, топографическая) его поверхности.

В декабре 2019 года специалисты NASA определили участок Бенну для взятия пробы грунта. Был выбран кратер диаметром около 20 м в северной части астероида. Он получил обозначение Nightingale.

В ночь на 21 октября 2020 года OSIRIS-REx совершил забор образцов грунта в кратере Nightingale. Штанга манипулятора коснулась поверхности Бенну всего на 16 секунд. В этот момент произошел выброс из одной из трех капсул с азотом. Под воздействием газа частицы грунта оторвались от поверхности астероида и осели на внутренней поверхности заборного устройства, а затем были втянуты в специальные карманы. Операция осуществлялась в автоматическом режиме, поскольку сигнал с Земли до зонда, находящегося на расстоянии около 320 млн км, идет 18,5 минуты. NASA сообщило, что на полученных 22 октября фотографиях видно, что забрано достаточно много грунта. 27-29 октября была осуществлена операция по переносу образцов астероидного вещества в специальную капсулу.

10 мая 2021 года космический аппарат отправился в обратный путь к Земле. Перед этим, 7 апреля, OSIRIS-REx в последний раз сблизился с Бенну: облетел астероид и сделал снимки с расстояния около 3,7 км.

24 сентября 2023 года после сближения с Землей OSIRIS-REx сбросит капсулу на планету, которая спустится на парашютах. Планируется, что она приземлится в пустыне штата Юта, недалеко от военного полигона США.

Ожидаемые результаты

В течение двух лет (с конца 2023 года по 2025 год) будет проведен предварительный анализ астероидного вещества и составлен каталог его образцов. Не менее 75% из них NASA планирует сохранить в Центре космических полетов им. Джонсона в Хьюстоне для дальнейших исследований учеными всего мира.

Предполагается, что Бенну может содержать органический материал, сохранившийся с начала зарождения Солнечной системы. Это позволит ученым лучше понять процесс ее формирования. Также на основе полученных данных планируется выяснить, насколько Бенну опасен для Земли. Полученные сведения впоследствии могут быть использованы при организации специальных миссий по предотвращению астероидной угрозы.

Продление миссии

В апреле 2022 года стало известно, что NASA решило продлить миссию OSIRIS-REx, так как космический аппарат находится в рабочем состоянии и у него еще достаточно топлива. Новой целью был выбран другой опасный астероид - Апофис (его диаметр в поперечнике составляет 325-375 м). Ожидается, что встреча американского аппарата с новым объектом состоится в 2029 году, когда Апофис будет пролетать на расстоянии около 32 тыс. км от Земли. Расширенная миссия получит название OSIRIS-Apophis Explorer (OSIRIS-APEX).

По состоянию на 24 сентября 2023 года включительно OSIRIS-REx находится в полете 7 лет и 16 дней (2 572 дней).