OSIRIS-REx de la NASA comienza su cuenta regresiva para el “Touch And Go”

Se avecina un momento histórico para la misión OSIRIS-REx de la NASA. En solo unas pocas semanas, la nave espacial robótica OSIRIS-REx descenderá a la superficie cubierta de rocas del asteroide Bennu, aterrizará durante unos segundos y recolectará una muestra de las rocas y polvo del asteroide, lo que supondrá la primera vez que la NASA obtenga este tipo de material, que será devuelto a la Tierra para su estudio.

El 20 de octubre, la misión realizará el primer intento de recolección de muestras Touch-And-Go (TAG). Esta serie de maniobras llevará la nave espacial al sitio Nightingale, un área rocosa de 16 metros de diámetro en el hemisferio norte de Bennu, donde el brazo robótico de muestreo de la nave intentará recolectar una muestra. Nightingale fue seleccionado como el sitio de muestreo principal de la misión porque contiene gran cantidad de material de grano fino sin obstrucciones, pero la región está rodeada de rocas del tamaño de un edificio. Durante el evento de muestreo, la nave espacial, que es del tamaño de una camioneta grande, intentará aterrizar en un área que es solo del tamaño de unas pocas plazas de aparcamiento, y a solo unos pasos de algunas de estas grandes rocas.

El 20 de octubre, la misión OSIRIS-REx realizará el primer intento de recolección de muestras Touch-And-Go (TAG). La nave espacial no solo navegará hacia la superficie utilizando técnicas de navegación innovadoras, sino que también podría recolectar la muestra más grande desde las misiones Apolo.
Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.

Durante el evento de recolección de muestras de 4,5 horas, la nave espacial realizará tres maniobras separadas para alcanzar la superficie del asteroide. La secuencia de descenso comienza con OSIRIS-REx encendiendo sus propulsores para una maniobra de salida de la órbita en la que se encuentra de forma segura en la actualidad aproximadamente a 770 metros de la superficie de Bennu. Después de viajar cuatro horas en esta trayectoria descendente, la nave espacial realizará la maniobra “Checkpoint” a una altitud aproximada de 125 m. Este encendido del propulsor ajustará la posición y la velocidad de OSIRIS-REx para descender abruptamente hacia la superficie. Aproximadamente 11 minutos después, la nave espacial realizará la combustión “Matchpoint” a una altitud aproximada de 54 m, ralentizando su descenso hacia una trayectoria que coincida con la rotación del asteroide en el momento del contacto. Luego la nave descenderá a la superficie, aterrizará durante menos de 16 segundos y disparará una de sus tres bombonas de nitrógeno presurizado. El gas agitará y levantará el material de la superficie de Bennu, quedando atrapado en el componente recolector de la nave espacial. Después de este breve toque, OSIRIS-REx encenderá sus propulsores para alejarse de la superficie de Bennu y navegar a una distancia segura del asteroide.

Cuando abandone la órbita segura en la que se encuentra, la nave espacial emprenderá una secuencia de reconfiguraciones para prepararse para el muestreo. Primero, OSIRIS-REx extenderá su brazo de muestreo robótico, el Mecanismo de adquisición de muestras Touch-And-Go (TAGSAM), desde la posición plegada hasta la posición de recolección de muestras. Los dos paneles solares de la nave espacial luego se moverán en una configuración de “ala en Y” sobre el cuerpo de la nave espacial, que los colocará de manera segura hacia arriba y lejos de la superficie del asteroide durante el aterrizaje. Esta configuración también coloca el centro de gravedad de la nave espacial directamente sobre la cabeza del colector TAGSAM, que es la única parte de la nave espacial que entrará en contacto con la superficie de Bennu durante el evento de recolección de muestras.

Debido a que la nave espacial y Bennu están aproximadamente a 334 millones de kilómetros de la Tierra, durante el TAG, las señales tardarán unos 18,5 minutos en viajar entre ellos. Este lapso de tiempo evita el mando en vivo de las actividades de TAG desde tierra, por lo que la nave espacial está diseñada para realizar toda la secuencia de recolección de muestras de forma autónoma. Antes del inicio del evento, el equipo OSIRIS-REx vinculará todos los comandos a la nave espacial y luego enviará un comando “GO” para comenzar.

Para navegar de forma autónoma al sitio Nightingale, OSIRIS-REx utiliza el sistema de navegación Natural Feature Tracking (NFT). La nave espacial comenzará a recopilar imágenes de navegación aproximadamente 90 minutos después de la salida de la órbita. Luego comparará estas imágenes en tiempo real con un catálogo de imágenes integrado, utilizando características identificadas de la superficie para asegurarse de que está en el camino correcto hacia el sitio. A medida que la nave espacial se acerque a la superficie, OSIRIS-REx actualizará las maniobras Checkpoint y Matchpoint basándose en la estimación del NFT de posición y velocidad de la nave espacial. OSIRIS-REx continuará utilizando las estimaciones de NFT a medida que descienda a la superficie después de la maniobra Matchpoint para monitorear su posición y velocidad de descenso. La nave espacial abortará de forma autónoma si su trayectoria se sale de los límites predefinidos.

Para garantizar que la nave espacial aterrice en un área segura evitando las numerosas rocas de la región, el sistema de navegación está equipado con un mapa de peligros de Nightingale, que delinea áreas dentro del sitio de muestreo que podrían dañar potencialmente la nave espacial. Si el sistema NFT de la nave espacial detecta que está en camino de alcanzar una de estas zonas peligrosas, la nave saldrá de su aproximación autónomamente una vez que alcance una altitud 5 metros sobre la superficie. Esto mantendrá a la nave espacial segura y permitirá un intento posterior de recolección de muestras.

A medida que la nave espacial realice cada evento en la secuencia de recolección de muestras, enviará actualizaciones de telemetría al equipo OSIRIS-REx, aunque a una velocidad de datos extremadamente lenta. El equipo monitoreará la telemetría durante la excursión y podrá confirmar que la nave espacial ha aterrizado con éxito en la superficie de Bennu poco después de que ocurra el TAG. Las imágenes y otros datos científicos recopilados durante el evento se vincularán después de que la nave espacial se haya alejado del asteroide y pueda apuntar su antena más grande hacia la Tierra para transmitir a velocidades de comunicación más altas.

OSIRIS-REx se encargará de recolectar al menos 60 gramos del material rocoso de Bennu para traer de vuelta a la Tierra, la mayor contidad de muestra del espacio desde el programa Apolo, además la misión desarrollará dos métodos para verificar que se produzca esta recolección de muestras. El 22 de octubre, la cámara SamCam de OSIRIS-REx capturará imágenes del cabezal TAGSAM para ver si contiene el material de superficie de Bennu. La nave espacial también realizará una maniobra de giro el 24 de octubre para determinar la masa de material recolectado. Si estas medidas muestran una recolección exitosa, se tomará la decisión de colocar la muestra en la Cápsula de Retorno de Muestras (SRC) para emprender el viaje a la Tierra. Si no se ha recolectado suficiente muestra de Nightingale, la nave espacial tiene cargas de nitrógeno a bordo para dos intentos más. No se realizaría un intento de TAG en el sitio de reserva de Osprey antes de enero de 2021.

El equipo de la misión ha pasado los últimos meses preparándose para el evento de recolección de muestras maximizando el trabajo en remoto como parte de su respuesta ante el COVID-19. El día del TAG, un número limitado de miembros del equipo monitoreará la nave espacial desde el Área de Apoyo a la Misión de Lockheed Martin Space, tomando las precauciones de seguridad adecuadas. Otros miembros del equipo también estarán en otros lugares presencialmente para cubrir el evento, teniendo presentes los protocolos de seguridad.

La nave espacial está programada para partir de Bennu en 2021 y entregará la muestra recolectada a la Tierra el 24 de septiembre de 2023.

El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, proporciona administración general de misiones, ingeniería de sistemas y garantía de seguridad y misión para OSIRIS-REx. Dante Lauretta, de la Universidad de Arizona, Tucson, es el investigador principal, y la Universidad de Arizona también dirige el equipo científico y la planificación de la 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 la navegación de la nave espacial OSIRIS-REx. OSIRIS-REx es la tercera misión del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington.