На абордаж!

Американский аппарат OSIRIS-REx (длиннющая аббревиатура означает Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) запустили 8 сентября 2016 г. ракетой Atlas V с мыса Канаверал. 22 сентября 2017 г. «Осирис» осуществил гравитационный маневр у Земли, а 3 декабря 2018 г. прибыл к объекту исследования. Это первая миссия США по доставке грунта с астероида. Так сложилось, что в этом деле Штаты опередила Япония, доставив на Землю грунт с Итокава («Хаябуса») в июне 2010 г. и ожидающая возвращение второй «Хаябусы» 6 декабря 2020 г. Кстати, Бенну стал самым малым небесным телом (диаметр ~ 510 м), вокруг коего вращается рукотворный космический аппарат.

Сей околоземный астероид из группы Аполлона, открытый 11 сентября 1999 г., временно обозначенный 1999 RQ36, а позже получивший постоянный номер 101955, текущим «именем» обзавелся в 2013 г. благодаря девятилетнему пареньку из штата Северная Каролина, что выиграл конкурс Name that Asteroid! (Назови [этот] астероид!). Так вот, мальчуган предложил имя Бенну – в честь птицы-аналога феникса из египетской мифологии, которая связанная с Солнцем и воскрешением. Также пернатая являлась символом царя загробного мира Осириса, что пуще прежнего связало аппарат OSIRIS-REx с астероидом.

Поначалу Бенну, между прочим, отнесли к астероидам класса В, однако поляриметрия показала, что правильнее бы его было считать представителем редкого класса F. Оба класса входят в группу углеродных астероидов С, но в то же время они трудноразличимы, поэтому по спектральной классификации (SMASS) F просто включают в класс В.

Межпланетный аппарат обличен в любви (11 декабря 2019 г., камера StowCam). Солнечные лучи сформировали изображение сердца на возвращаемой капсуле SRC

Некоторые события до спецоперации

В декабре 2019 г. NASA определилось с выбором места посадки. До получения с орбиты вокруг астероида фотографий, считалось, что посадка и забор образцов не доставят никаких проблем. Однако оказалось, что на Бенну много больших валунов, что усложнило процесс выбора места операции.
Nightingale. Зона посадки – чистое место в центре

Но в итоге специалисты выбрали среди четырех потенциальных мест одно – местечко Nightingale диаметром 16 м, расположенное в одном из кратеров шириной 140 м в северном полушарии астероида. Поскольку кратер находится далеко на севере, там температуры ниже, чем в других точках на Бенну, и соответственно материал на поверхности хорошо сохранился. К тому же специалисты полагали, что это сравнительно молодой кратер, и, следовательно, тамошнее «девственно чистое» вещество недолгое время находится на «свежем воздухе». В довесок там обнаружили огромное количество мелкозернистых пород. Запасным местом выбрали Osprey в другом кратере.

Резервная область посадки – расчищенное природой место внизу снимка (изображение перевернуто для удобства, поэтому на самом деле юг – это север на астероиде).

В марте 2020 г. Международный астрономический союз (IAU) официально утвердил 12 названий геологических образований на Бенну, предложенные командой миссии OSIRIS-REx. Все они получили свои названия в честь птиц и птицеподобных мифических существ и мест, связанных с ними. Это 11 «валунов» (Saxum) – Benben, Roc, Simurgh, Huginn, Muninn, Ocypete, Strix, Amihan, Pouakai, Aetos, Gargoyle – и одна «область» (Regio) Tlanuwa. Среди них притягивает особое внимание самый рельефный валун – Benben. Эта крупная деталь рельефа «выпирает» на высоту 21.7 м в южном полушарии астероида, что послужило причиной обнаружения этого объекта с Земли, еще до прибытия «Осириса» к неизведанному астероиду. Свое название «здоровяк» получил в честь холма, который поднялся из первичных вод в античных египетских мифах о сотворении мира.

Утвержденные IAU «птицы» и другие объекты на карте Бенну

15 апреля и 11 августа состоялись первая и вторая репетиции посадки в Nightingale для проверки систем аппарата. Спустя два месяца с небольшим начался самый ответственный этап миссии – посадка и забор грунта.

20 октября все действо проходило так. Во время более чем 4.5-часового сближения «Осирис» совершил три маневра – с высоты 770 м сошел с орбиты вокруг астероида, затем в 125 м поодаль от астроида начал планомерное снижение и, наконец, с высоты 54 м приступил к маневру сближения, медленно снижаясь и подстраиваясь под ход вращения Бенну.

По достижении поверхности и осуществления касания в 22:13 UTC начался следующий этап – собственно говоря, сама процедура быстрого забора грунта и моментального «прощания» с поверхностью – по-английски Touch-And-Go. В это время Земля была далека от астероида – их разделял 321 млн км.

Грунтозаборное устройство-манипулятор TAGSAM разрушило одну из пористых пород под собой, и через секунду одна из трех капсул с азотом выбросила облако сжатого газа, что привело к поднятию частиц диаметром около 2 см и их оседанию в TAGSAM. Манипулятор касался Бенну примерно 5-6 сек, а большая часть материала была «проглочена» в первые 3 секунды. И непосредственно после этой сверхбыстрой операции OSIRIS-REx предпочел удалиться на безопасное расстояние. Вот и вся история!

Точка посадки (по предварительной телеметрии)

Предварительные данные показали, что все прошло гладко. Дальше последовали более точные измерения количества собранных образцов. Однако, 23 октября команда миссии получила фотографии головки TAGSAM, и пришла к выводу, что было собрано так много внеземного материала, что часть его улетучилась. Затем появилась информация, что специалисты отказались от замера количества образцов, чтобы не потерять их. И сейчас главная цель – побыстрее убрать их на хранение. В то же время в сообщении указывается, что объемы «добычи» превышают целевые 60 г. Посмотрим, чем все закончится, но будем надеяться на успех американцев.

Каков ты на самом деле?

В ходе изучения этого малого тела было открыто немало его особенностей:

— повсеместное присутствие на астероиде молекул гидроксила. Возможно, когда-то породы Бенну взаимодействовали с водой;

— очень темная поверхность, отражающая только 4% солнечных лучей;

— Бенну очень старый. Его возраст оценивается в более, чем 4.5 млрд лет – он сформировался в первые 10 млн лет существования нашей звездной системы;

— астероид представляет собой «кучу щебня» (Rubble pile). Таким термином описывают небесные тела, состоящие из гравитационно связанных обломков (кстати, Рюгу, подвергшийся небольшому разорению со стороны «Хаябусы-2», тоже подпадает под эту категорию);

— благодаря своей «старости» Бенну может дать некоторые ответы на вопросы биологического механизма возникновения жизни на нашей планете;

— это очень «богатое» тело – похоже, что концентрация золота и платины на Бенну выше, чем на Земле;

— в ходе продолжительных наблюдений подтвердилась теория о том, что солнечные лучи могут полностью менять орбиты астероидов. Каждый год орбита Бенну становится ближе к Солнцу на 0.29 км;

— на поверхности присутствует материал с Весты – крупнейшего по массе и размеру астероида главного пояса (между Марсом и Юпитером);

— данный астероид занял «активную жизненную позицию», и извергает вещество в окружающее пространство. Это весьма удивило ученые умы. Раньше такие «выходки» были позволительны только для комет и спутников, редко промышляющих подобным (например, Энцелада);

— на Бенну исследован процесс термического разрушения (thermal fracturing) пород во время нагрева Солнцем. А во время астероидных ночей породы остывают. Впервые такое явление открыто на небесном теле, не имеющем своей атмосферы.

Временная шкала миссии

Если все-таки количества образцов, добытых с Nightingale, не будет достаточно, капсул с азотом на борту хватит на две дополнительные попытки. В таком случае первая из них произойдет в резервном месте Osprey 12 января 2021 г.

В марте 2021 г. OSIRIS-REx покинет «птичье гнездо» и устремится к Земле, 24 сентября 2023 г. прибудет на Землю с грузом вещества с астероида, который ученые прозвали «окошком в раннюю Солнечную систему», и сбросит возвращаемую капсулу SRC на территорию военного учебно-тренировочного полигона UTTR в западной части пустыни Юта, в 130 км к западу от столицы штата – Солт-Лейк-Сити.

Образцы отправятся на хранение в специально строящуюся Лабораторию для изучения внеземного материала в Космическом центре Линдона Джонсона (подпадет под юрисдикцию Научного отделения исследования астроматериала ARES) и в японский Центр хранения внеземных образцов ESCuC (Сагамихара, JAXA).

На сам анализ пород, которым займутся ученые со всего мира, уйдут десятилетия.

Евгений Рыжков

Источники:

Журнал «Русский космос». 2019, № 1.