OSIRIS-REx brengt stukjes asteroïde naar de Aarde

OSIRIS-REx bij Bennu
Artist impression van de OSIRIS-REx bij de asteroide Bennu. Credit: NASA

In 2023 zal er een stukje van het oer-zonnestelsel naar de Aarde worden gebracht. Dan zal de OSIRIS-REx van de NASA (Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explore) materiaal van de asteroïde Bennu terugbrengen naar de Aarde. Bennu is een koolstofrijke asteroïde die sinds het ontstaan van het zonnestelsel niet meer is veranderd. De ruimtesonde zal eerst de asteroïde intensief bestuderen. Astronomen hopen onder andere te leren hoe het zonlicht de positie van de asteroïde kan veranderen.

Op bezoek bij een asteroïde

De 800 miljoen dollar kostende OSIRIS-REx-missie werd in 2009 als finalist gekozen uit het New Frontiersprogramma van de NASA. Dit gebeurde samen met de Surface and Atmosphere Geochemical Explorer (SAFE) die Venus zou moeten gaan bestuderen en de MoonRise-missie. In 2011 werd de missie als het winnende voorstel gekozen.

Het New Frontiersprogramma is een onderzoeksprogramma van de NASA dat bedoeld is om het zonnestelsel beter te leren begrijpen. OSIRIS-REx is de derde missie in dit programma. Eerder werden al de New Horizons die in 2015 langs de dwergplaneet Pluto scheerde en nu op weg is naar het Kuipergordel object 2014 MU69 en JUNO gekozen. JUNO arriveerde in 2016 in een baan rond Jupiter.

OSIRIS-REx werd op 8 september 2016 gelanceerd. Na een reis van 2 jaar door de ruimte zal de verkenner in december 2018 arriveren bij de asteroïde Bennu. In september 2017 maakte OSIRIS-REx een scheervlucht langs de Aarde om snelheid te maken. OSIRIS-REx treedt in de voetsporen van de Japanse Hayabusa die in 2010 materiaal van een asteroïde terugbracht naar de Aarde. Op dit moment is de Hayabusa2 onderzoek aan het doen bij de asteroïde Ryugu en ook de Hayabusa2 moet materiaal van deze asteroïde naar de Aarde terugbrengen. Voor de NASA is OSIRIS-REx de eerste missie die materiaal van een asteroïde naar de Aarde brengt.

Asteroïden zijn de restanten die overbleven nadat de planeten waren ontstaan. Ze bevatten de blauwdrukken van het zonnestelsel. Door ze te bestuderen kunnen astronomen zien hoe het jonge zonnestelsel eruit zag en krijgen we een beter idee over hoe planeetvorming werkt.

De DAWN-missie van de NASA bracht een bezoek aan de asteroïde Vesta en reisde daarna door naar de dwergplaneet Ceres maar OSIRIS-REx zal materiaal van een asteroïde naar de Aarde brengen zodat het veel beter kan worden onderzocht dan vanuit een baan om een object. NASA hoopt ongeveer 60 gram materiaal van Bennu te kunnen verzamelen dat voor wetenschappelijk onderzoek kan worden gebruikt.

Voor astronomen is het belangrijk om te begrijpen hoe asteroïden ontstaan want dat geeft niet alleen meer inzichten in het jonge zonnestelsel maar helpt ook om ze nu beter te begrijpen. Dat kan namelijk erg bruikbaar zijn omdat asteroïden de Aarde kunnen bedreigen. Ook kan het helpen bij toekomstige pogingen om waardevolle grondstoffen te delven op asteroïden.

OSIRIS-REx zal astronomen ook helpen bij het bestuderen van het Yarkovsky-effect op asteroïden. Hitte van de Zon zorgt voor een kleine druk die de beweging van asteroïden kan beïnvloeden. Ofschoon de druk van de Zon minimaal is kan die wel gedurende de tijd opbouwen waardoor de baan van een asteroïde kan veranderen. Het effect is lastig te bestuderen want het is ook sterk afhankelijk van de vorm van de asteroïde.

Het bemonsteren van een asteroïde

Als OSIRIS-REx Bennu bereikt dan heeft de ruimtesonde de beschikking over vijf wetenschappelijke instrumenten die de asteroïde zeer gedetailleerd kunnen onderzoeken:

  • OSIRIS-REx Visible and Infrared Spectrometer (OVIRS) — OVIRES zoekt met behulp van zichtbaar licht en nabij infrarood licht naar organische en andere mineralen.
  • OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer (OTES) — maakt gebruik van thermisch infrarood om zo de temperatuur van Bennu op te nemen en de hoeveelheden mineralen en chemische componenten in kaart te brengen. OVIRS en OTES samen zullen Bennu bestuderen in een breed spectrum aan golflengtes om zo de beste plek te bepalen om materiaal van de asteroïde te nemen.
  • OSIRIS-REx Camera Suite (OCAMS) — OCAMS bestaat uit drie camera’s die Bennu in kaart zullen brengen. PolyCam is de grootste camera en die zal vanaf een afstand van ongeveer 2 miljoen kilometer al de eerste opnames van de asteroïde maken. MapCam zoekt naar begeleiders en stofpluimen rond de asteroïde en kan met behulp van drie filters opnames in kleur maken. Ook zullen de foto’s van MapCam gebruikt worden om een topografische kaart van Bennu te maken. SamCam is bedoeld om de monstername vast te leggen.
  • OSIRIS-REx Laser Altimeter (OLA) — de hoogtemeter zal het complete oppervlak van Bennu scannen en daarmee zal een heel nauwkeurig driedimensionaal model van de asteroïde gemaakt kunnen worden.
  • Regolith X-ray Imaging Spectrometer (RExIS) — Door het bestuderen van Bennu in röntgenstraling kan er een kaart met de verdeling van de hoeveelheden elementen gemaakt worden. Anders dan de andere instrumenten zal RExIS de samenstelling van de asteroïde bepalen op het niveau van individuele atomaire elementen.

Tijdlijn van de missie

Op 22 september 2017 maakte OSIRIS-REx een scheervlucht langs de Aarde. Dit werd gedaan om meer snelheid te maken. De dichtste nadering vond plaats op een hoogte van ongeveer 17.237 kilometer boven Antarctica. Door de scheervlucht nam de snelheid van de ruimtesonde toe met 13.061 kilometer per uur. De ruimtesonde wordt op 3 december 2018 verwacht bij Bennu.

Als de asteroïde tot in alle details is bestudeerd zullen de wetenschappers een gebied uitzoeken waarvan monsters genomen gaan worden. Hiervoor zal het Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM) voor gebruikt gaan worden. Als OSIRIS-REx dichter bij Bennu komt zal TAGSAM zuiver stikstofgas naar het oppervlak blazen. Regoliet van het oppervlak zal opwaaien en in een speciale kamer in de monstername-apparatuur worden geduwd. In juli 2020 zal de OSORIS-REx op de asteroïde neerdalen.

Om alle geplande wetenschappelijke instrumenten uit te voeren zal OSORIS-REx minimaal 60 gram materiaal moeten verzamelen maar het doel is om 150 gram te verzamelen voor het geval er iets fout gaat. Aan boord zijn drie flessen stikstof die gebruikt kunnen worden voor meerdere pogingen. TAGSAM kan maximaal 2000 gram materiaal dragen. Om onder nagenoeg gewichtsloosheid de hoeveelheid verzameld materiaal te bepalen zullen astronomen de hoekversnelling van de ruimtesonde voor en na het nemen van het monster, bepalen.

Ofschoon OSIRIS-REx materiaal van Bennu zal verzamelen zal de ruimtesonde geen landing maken op de asteroïde. Tijdens de monstername is er hooguit enkele seconden contact. Zoals de onderzoekers het uitdrukken zal de ruimtesonde het oppervlak alleen maar even zoenen.

In maart 2021 zal de ruimtesonde aan de terugreis naar de Aarde beginnen. In 2023 zal de ruimtesonde bij de Aarde zijn. Het verzamelde materiaal zal in een speciale container met een parachute moeten afdalen in de woestijn van de Amerikaanse staat Utah. De ruimtesonde zelf zal in een stabiele baan om de Zon komen te draaien.

 

Maak kennis met Bennu

Asteroide Bennu op 29 oktober 2018
Deze opname maakte de ruimtesonde OSIRIS-REx van de NASA een maand voor aankomst bij de aardscheerder Bennu. Credit: NASA/Goddard/University of Arizona

De oorspronkelijke naam van Bennu is 1999 RQ36. De asteroïde werd hernoemd tijdens een wedstrijd die de NASA in 2013 uitschreef. Het was de 9 jarige Mike Puzio die won met deze naam. Puzio koos voor deze naam omdat hij vond dat de TAGSAM en de zonnepanelen hem deden denken aan de Egyptische reigergod Bennu met zijn uitgestrekte nek en vleugels.

Bennu is een van de duizenden aardscheerder die binnen een afstand van 190 miljoen kilometer van de Aarde om de Zon draaien. Van deze is Bennu er eentje van minder dan 200 waarvan de baan heel goed bekend is en die veel lijkt op de baan van de Aarde. Bennu draait met een periode van 436 dagen om de Zon en komt iedere 6 jaar in de buurt van de Aarde.

Met een doorsnede van 500 meter is het ook een relatief grote asteroïde. Asteroïden met een doorsnede van kleiner dan 200 meter draaien veel te snel voor een ruimtesonde om er op te kunnen landen. Er zijn slechts een handjevol asteroïden in een geschikte baan die groot genoeg zijn om te kunnen bezoeken.

En van die paar geschikte asteroïden heeft Bennu ook nog eens de juiste samenstelling. Het is namelijk een koolstofrijke asteroïde, eentje van het type waarvan men denkt dat die het water en ander organisch materiaal naar de Aarde hebben gebracht. Dit materiaal heeft meegeholpen bij het ontstaan van leven. Daarom wordt er ook materiaal naar de Aarde gebracht. Men verwacht in dit materiaal bouwstenen voor leven aan te treffen.

De baan van Bennu zorgt er voor dat het voor de Aarde een potentieel gevaarlijk object is maar anders dan sommige media ons willen doen geloven ligt de asteroïde niet op een ramkoers met de Aarde. Volgens berekeningen van de NASA is er een kans van 0.037% (1 op 2700) dat de asteroïde in het laatste kwart van de 22ste eeuw in botsing komt met de Aarde. Om dat te laten gebeuren zal de asteroïde zijn baan tijdens de scheervlucht van 2135 moeten veranderen. Het onderzoek aan Bennu kan er voor zorgen dat we de baan beter kunnen berekenen en mogelijk een botsing al op voorhand kunnen uitsluiten.

Als de asteroïde toch in botsing komt met de Aarde dan zal onze planeet niet worden vernietigd maar er zal wel heel erg veel schade aangericht worden. Experts denken dat de grootte van de asteroïde zal zorgen voor een grote lokale verwoesting maar men verwacht niet dat het zal leiden tot massaal uitsterven van soorten. Om een wereldwijde catastrofe te veroorzaken met een asteroïde minimaal twee keer zo groot zijn en een doorsnede hebben van minstens 1 kilometer.

 

Eerste publicatie: 24 november 2018