NASA-sonde stelt bodemmonster van asteroïde veilig na onverwachts lek

Het ruimtevaartuig OSIRIS-REx heeft zóveel gruis van de asteroïde Bennu opgepikt dat het afsluitmechanisme van het opvangfilter op een kier bleef staan. Maar de bodemmonsters zijn nu veilig en wel opgeslagen.

Gepubliceerd 2 nov. 2020 15:45 CET, Geüpdatet 5 nov. 2020 06:20 CET
Op deze foto van de NASA-missie OSIRIS-REx is te zien hoe het ruimtevaartuig op 20 oktober ...

Op deze foto van de NASA-missie OSIRIS-REx is te zien hoe het ruimtevaartuig op 20 oktober 2020 op een afstand van 330 miljoen kilometer van de aarde langzaam naar het oppervlak van de asteroïde Bennu afdaalt. Na enkele seconden zal het vaartuig op Bennu ‘landen’ om er bodemmonsters op te pikken. Ruim een week later is het kostbare materiaal veilig opgeborgen in een capsule en zal het aan zijn terugreis naar de aarde beginnen.

Foto van NASA/Goddard/University of Arizona

Na een reeks gewaagde manoeuvres die op een afstand van 331 miljoen kilometer van de aarde zijn uitgevoerd, is de NASA-sonde OSIRIS-RExerin geslaagd zijn kostbare lading materiaal van de asteroïde Bennu aan boord op te slaan. De manoeuvres waren nodig na het verrassende lek dat op 23 oktober bekend werd gemaakt en waarbij het ongerepte ruimtegruis dat in het opvangfilter van het ruimtevaartuig was vergaard, door een niet goed sluitende afsluitflap weer in de eindeloze ruimte terechtkwam en wegzweefde. Door het veiligstellen van de bodemmonsters kan het materiaal – steentjes en stofdeeltjes die zo oud zijn als het zonnestelsel zelf – veilig en wel naar de aarde worden teruggebracht.

De bodemmonsters waren pas veilig na een paar spannende dagen, die volgden op de korte ‘landing’ die OSIRIS-REx op 20 oktober op Bennu uitvoerde. Daarmee was het ruimtevaartuig nog maar het derde (en het eerste van de NASA) dat erin was geslaagd bodemmonsters van een asteroïde te nemen. Maar OSIRIS-REx deed zijn werk bijna té goed: de sonde pikte ruimtesteentjes op die zó groot waren dat ze het afsluitmechanisme van het opvangfilter verstopten, waardoor het gedeeltelijk open bleef staan.

Zodra het team op 22 oktober het weglekken van het gruis opmerkte, werden meerdere geplande manoeuvres en tests van OSIRIS-REx geannuleerd om elke vorm van turbulentie van het opvangfilter TAGSAM (‘Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism’) te vermijden. Om het opgepikte materiaal in het filter te beschermen begonnen medewerkers van het OSIRIS-REx-team meteen aan de manoeuvre om de bodemmonsters naar een hermetisch gesloten capsule over te brengen. Die manoeuvre werd op 28 oktober voltooid.

De succesvolle opslag van het materiaal is een enorme opluchting voor het team, aangezien OSIRIS-REx’ lading aan oerstof en -gruis nieuw licht kan werpen op het ontstaan van de planeten – en misschien zelfs van het leven op aarde. Door onderzoek te doen naar de ingrediënten die in het pasgeboren zonnestelsel aanwezig waren, hopen wetenschappers meer inzicht te krijgen in de vierenhalf miljard jaar durende evolutie van de aarde en alles wat daarop aanwezig is.

Enkele uren nadat de poging om de bodemmonster te bergen was ingezet, erkende Dante Lauretta, hoofdwetenschapper van de OSIRIS REx-missie, dat de versnelde manoeuvre zijn eigen risico’s met zich meebracht, maar hij benadrukte dat het snel opslaan van het ruimtegruis de enige juiste aanpak was.

“Als het materiaal eenmaal in de capsule is opgeslagen, is het hermetisch afgesloten. Alles wat zich in die capsule bevindt, komt mee terug naar het aardoppervlak,” verklaarde hij op 27 oktober. Het is de bedoeling dat OSIRIS-REx in 2023 op aarde zal terugkeren.

Op 22 oktober, twee dagen nadat OSIRIS-RExkort op Bennu was ‘geland’, merkten ingenieurs van het missieteam dat het opvangfilter van het ‘Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism’ (TAGSAM) niet goed sloot en kostbaar ruimtegruis en -stof kwijtraakte. De boosdoener: een afsluitflap van Mylar die bedoeld was om het materiaal in het opvangfilter vast te houden, bleef als gevolg van het oppikken van grotere steentjes op een kier staan.

Foto van NASA/Goddard/University of Arizona

Het gedeeltelijk openstaande afsluitmechanisme was de zoveelste verrassing die Bennu in petto had voor het OSIRIS-REx-team. Rond de asteroïde, die niet veel groter is dan het Empire State Building en doet denken aan een draaitol, heerst een extreem kleine zwaartekracht en zijn verraderlijke oppervlak ligt bezaaid met huizenhoge rotsblokken, die het uiterste van het ruimtevaartuig en het missieteam vergden. Om met de sonde naar het oppervlak van Bennu af te dalen, moest er halverwege de missie worden overgeschakeld op een back-up van de navigatiesoftware, terwijl ingenieurs in hun computermodellen rekening moesten houden met de miniemste krachten die OSIRIS-REx uit zijn fragiele omloopbaan konden stoten, met inbegrip van de stralingsdruk van invallend zonlicht.

OSIRIS-REx werd in 2016 gelanceerd en op Oudejaarsavond 2018 in een omloopbaan rond Bennu gebracht, waar de sonde het oppervlak van de asteroïde in kaart bracht en de mineralen bestudeerde waaruit dit stuk ruimtepuin is samengesteld. Op 20 oktober waagde het ruimtevaartuig zich eindelijk aan de afdaling, waarbij het langs huizenhoge rotsblokken moest laveren en op een stukje kraterbodem ter grootte van twee parkeerplaatsen (met de codenaam ‘Nightingale’, een van de vele locaties op Bennu die vogelnamen hebben gekregen) moest ‘landen’. (De asteroïde zelf is vernoemd naar Benoe, een Egyptische godheid in de gedaante van een reiger.)

Vervolgens was het de beurt aan het opvangfilter waarmee OSIRIS-RExde bodemmonsters zou verzamelen. Het TAGSAM-mechanisme, dat een beetje doet denken aan een robotstofzuiger aan het uiteinde van een drie meter lange robotarm, werd vijf centimeter diep in het rulle oppervlak van Bennu geduwd, waarna een wolk stikstof met hoge druk uit een druktankje werd geblazen. Door de gasstoot ontstond een 45 centimeter diepe kuil in de bodem van Bennu.

Het opgeworpen bodemgruis werd de lege ruimte in geblazen, waarbij een gedeelte van de steentjes en stofdeeltjes verstrikt raakten in een reeks lamellen in het TAGSAM-opvangfilter, zodat ze later terug naar de aarde gebracht konden worden. De opgevangen deeltjes moesten eerst door een soort ‘kattenluikje’ van Mylar voordat ze in het binnenste van het opvangfilter tot rust kwamen. De afsluitflap moest ervoor zorgen dat het ruimtegruis in het opvangfilter bleef, maar de TAGSAM pikte meerdere grotere steentjes van meer dan tweeënhalve centimeter doorsnede op, wat ervoor zorgde dat de afsluitflap op een kier bleef staan.

Op 22 oktober kregen medewerkers van Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado, waar de vluchtleiding voor de OSIRIS-REx-missie plaatsvindt, beelden van het ruimtevaartuig binnen waarop was te zien dat enkele tientallen grammen aan bodemmonsters van Bennu uit het opvangfilter waren weggezweefd.

“Het was in feite een soort zoutstrooier,” zegt Lauretta.

Gelukkig leek het lek de missie niet in gevaar te hebben gebracht. Op 27 oktober bleek uit opnamen van het TAGSAM-opvangfilter dat er op z’n minst vierhonderd gram en misschien meer aan bodemgruis was vergaard, zei Lauretta. In experimenten in het lab met een replica van het TAGSAM-mechanisme werden in scenario’s die het voorval op 20 oktober het dichtst benaderden, minstens 1200 gram gruis opgepikt. “Er bestaat een grote kans dat het TAGSAM-opvangfilter tot aan de nok toe is gevuld,” zei Lauretta.

Op het Kennedy Space Center inspecteert een technicus tijdens het testen van het afdichtluik de geopende capsule waarin de bodemmonsters naar de aarde worden teruggebracht (het cirkelvormige voorwerp rechts op de foto). Het lekkende opvangfilter met het ruimtegruis werd in deze capsule geborgen om later naar de aarde te worden teruggebracht.

Foto van Kim Shiflett, NASA

Het is de bedoeling dat het ruimtevaartuig in maart 2021 aan zijn lange terugreis naar de aarde zal beginnen. En als het in september 2023 vlak langs de aarde scheert, zal het een capsule met daarin zijn kostbare lading aan bodemmonsters afwerpen. De capsule zal aan een parachute in de woestijn van Utah neerdalen. Pas dan zullen de onderzoekers zeker weten hoeveel bodemmonsters OSIRIS-REx op Bennu heeft verzameld. Er zijn nog geen definitieve plannen voor een eventuele vervolgmissie nadat het ruimtevaartuig het ruimtegruis heeft afgeleverd, maar het is in dusdanig goede staat dat het zijn onderzoek van het zonnestelsel nog jaren kan voortzetten.

“Het enige wat we moeten doen om onze belofte aan de NASA waar te maken, is ervoor te zorgen dat we de bodemmonsters veilig naar de aarde brengen, waarna we onze labs in kunnen duiken en antwoorden kunnen vinden op enkele fundamentele vragen over het ontstaan van het zonnestelsel en de vraag waarom de aarde een bewoonbare wereld is geworden,” zei Lauretta op een persconferentie op 21 oktober.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer