Las rocas de Bennu brillan como balizas para OSIRIS-REx de la NASA.

Este verano, la nave espacial OSIRIS-REx emprenderá el primer intento de tocar la superficie de un asteroide, recolectar una muestra y retroceder de forma segura. Pero desde que llegó al asteroide Bennu hace más de un año, el equipo de la misión ha estado enfrentando un desafío inesperado: cómo lograr esta hazaña en un asteroide cuya superficie está cubierta de rocas del tamaño de un edificio.

Utilizando estas rocas peligrosas como señales, el equipo de la misión desarrolló un nuevo método de navegación de precisión para superar el desafío.


A finales de agosto, la nave espacial OSIRIS-REx viajará a la superficie del asteroide Bennu para su primer intento de recolección de muestras. Para hacer esto, utilizará un software de imagen a bordo conocido como Natural Feature Tracking (NFT), una forma de navegación óptica que es completamente autónoma.
Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA / Estudio de visualización científica.

El equipo de OSIRIS-REx había planeado originalmente usar el sistema LIDAR para navegar a la superficie de Bennu durante el evento de recolección de muestras Touch-And-Go (TAG). LIDAR es similar al radar, pero utiliza pulsos láser en lugar de ondas de radio para medir las distancias. El LIDAR de guía, navegación y control (GNC) de OSIRIS-REx está diseñado para dirigir la nave espacial a una superficie relativamente libre de peligros. La misión originalmente había previsto un sitio de toma de contacto de 50 metros de diámetro, pero las áreas seguras más grandes en Bennu son mucho más pequeñas. El sitio más grande tiene solo 16 m de ancho, o aproximadamente el 10% del área segura prevista. El equipo se dio cuenta de que necesitaban una técnica de navegación más precisa que permitiera a la nave espacial apuntar con definición a sitios muy pequeños mientras esquivaba posibles peligros.

Ante este desafío, el equipo de OSIRIS-REx cambió a un nuevo método de navegación llamado Natural Feature Tracking (NFT). NFT proporciona capacidades de navegación más extensas que LIDAR, y es clave para ejecutar lo que el equipo llama “Bullseye TAG”, que conduce a la nave espacial al área de muestreo mucho más pequeña. Como técnica de navegación óptica, requiere la creación de un catálogo de imágenes de alta resolución a bordo de la nave espacial.

A principios de este año, la nave espacial realizó pases de reconocimiento sobre los sitios de recolección de muestras primarios y de respaldo de la misión, designados Nightingale y Osprey, sobrevolaron a sólo 625 m sobre la superficie. Durante estos pases elevados, la nave espacial recolectó imágenes desde diferentes ángulos y condiciones de iluminación para completar el catálogo de imágenes NFT. El equipo utiliza este catálogo para identificar rocas y cráteres únicos en la región del sitio de muestra, y cargará esta información a la nave espacial antes del evento de recolección de muestra. NFT guía de forma autónoma la nave espacial a la superficie de Bennu comparando el catálogo de imágenes a bordo con las imágenes de navegación en tiempo real tomadas durante el descenso. A medida que la nave espacial descienda a la superficie, NFT actualiza su punto de contacto previsto según la posición de la nave en relación con los puntos de referencia.


Durante el evento de recolección de muestras, el seguimiento de características naturales (NFT) guiará la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA a la superficie del asteroide Bennu. La nave espacial toma imágenes en tiempo real de las características de la superficie del asteroide a medida que desciende, y luego compara estas imágenes con un catálogo de imágenes a bordo. La nave espacial utiliza estos marcadores geográficos para orientarse y apuntar con precisión al sitio de aterrizaje.
Créditos: NASA / Goddard / Universidad de Arizona.

En el terreno, los miembros del equipo crearon “mapas de amenazas” para los sitios Nightingale y Osprey para documentar todas las características de la superficie que podrían dañar la nave espacial, como rocas grandes o pendientes pronunciadas. El equipo utilizó el catálogo de imágenes junto con los datos del Altímetro láser OSIRIS-REx (OLA) para crear mapas en 3D que modelen de cerca la topografía de Bennu. Como parte de NFT, estos mapas documentan las alturas de las rocas y las profundidades de los cráteres, y guían a la nave espacial lejos de los peligros potenciales mientras apuntan a un sitio muy pequeño. Durante el descenso, si la nave espacial predice que tocará terreno inseguro, se moverá autónomamente y se alejará de la superficie. Sin embargo, si ve que el área está libre de peligros, continuará descendiendo e intentará recolectar una muestra.

NFT se usará en abril para dirigir a la nave espacial durante su primer ensayo de recolección de muestras. El equipo de operaciones realizó pruebas preliminares durante la fase de la misión Orbital B a finales de 2019, y los resultados demostraron que NFT funciona en condiciones reales según lo diseñado. NFT también se utilizará para la navegación durante el segundo ensayo previsto para junio.

El primer intento de recolección de muestras de OSIRIS-REx está programado para finales de agosto. La nave espacial partirá de Bennu en 2021 y está programada para entregar la muestra a la Tierra en septiembre de 2023.

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