La nave espacial OSIRIS-REx entra en órbita cercana a Bennu

El 31 de diciembre de 2018, la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA entró en órbita alrededor del asteroide Bennu por primera vez. Crédito: NASA, Osiris-Rex Communications.

A las 2:43 p.m. El 31 de diciembre, EE. UU., Mientras muchos en la Tierra se preparaban para dar la bienvenida al Año Nuevo, la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA, a 70 millones de millas (110 millones de kilómetros) de distancia, llevó a cabo una quema de sus propulsores de ocho segundos, y rompió un record de la exploración espacial. La nave espacial entró en órbita alrededor del asteroide Bennu, y convirtió a Bennu en el objeto más pequeño jamás orbitado por una nave espacial. 

"El equipo continuó con nuestra larga serie de éxitos ejecutando perfectamente la maniobra de inserción de órbita", dijo Dante Lauretta, investigadora principal de OSIRIS-Rex en la Universidad de Arizona, Tucson. "Con la finalización de la campaña de navegación, estamos esperando la cartografía científica y la fase de selección del sitio de muestra de la misión". 

Lauretta, junto con su equipo, pasó el último día de 2018 asentada en la Tierra, pero su mente centrada en el espacio. "Entrar en órbita alrededor de Bennu es un logro increíble que nuestro equipo ha estado planeando durante años", dijo Lauretta. 

Avanzando alrededor del asteroide a un ritmo de caracol, la primera órbita de OSIRIS-REx marca un salto para la humanidad. Nunca antes una nave espacial de la Tierra había dado un círculo tan cerca de un objeto espacial tan pequeño, uno con una gravedad apenas lo suficiente como para mantener un vehículo en una órbita estable. 

Ahora, la nave espacial rodeará a Bennu a aproximadamente una milla (1.75 kilómetros) de su centro, más cerca que cualquier otra nave espacial que haya llegado a su objeto de estudio celestial. (Anteriormente, la órbita más cercana de un cuerpo planetario era en mayo de 2016, cuando la nave espacial Rosetta orbitaba a unas cuatro millas (siete kilómetros) del centro del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko). La distancia cómoda es necesaria para mantener la nave centrada en Bennu, que tiene una fuerza de gravedad de solo 5 millonésimas tan fuerte como la de la Tierra. La nave espacial está programada para orbitar a Bennu hasta mediados de febrero a un ritmo pausado de 62 horas por órbita. 

Ahora que la nave espacial OSIRIS-REx está más cerca de Bennu, los detalles físicos sobre el asteroide se enfocarán más rápidamente, y el recorrido de la nave espacial por este montón de escombros de restos primordiales se volverá cada vez más detallado y enfocado. 

"Nuestro diseño de órbita depende en gran medida de las propiedades físicas de Bennu, como su campo de masa y gravedad, que no sabíamos antes de llegar", dijo el gerente del sistema de dinámica de vuelo de OSIRISREx, Mike Moreau, que trabaja en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. 

“Hasta ahora, teníamos que dar cuenta de una gran variedad de escenarios posibles en nuestras simulaciones por ordenador para asegurarnos de que pudiéramos navegar con seguridad en la nave espacial tan cerca de Bennu. "A medida que el equipo aprendió más sobre el asteroide, incorporamos nueva información para perfeccionar el diseño de la órbita final", dijo. 

Las simulaciones han jugado un papel crítico. La misión OSIRIS-REx, después de todo, fue diseñada en base a complejos programas informáticos que predijeron con bastante precisión las propiedades de Bennu y cómo se comportaría la trayectoria de la nave espacial. Esta diligente preparación permitió al equipo navegar con seguridad en el vehículo a Bennu en diciembre y dejar algunas cuestiones resultas (hay, de hecho, signos de agua antigua conservada en las rocas de Bennu) y volar sobre sus polos y ecuador en una encuesta preliminar que condujo Para algunas sorpresas (Bennu tiene muchas rocas grandes). 

Después de completar el estudio preliminar de Bennu con un sobrevuelo de su polo sur el 16 de diciembre, la nave se trasladó a una distancia segura de 31 millas (50 kilómetros) del asteroide para dar al equipo de navegación la oportunidad de reagruparse y prepararse para la inserción de la órbita. A continuación, los ingenieros de Lockheed Martin programaron la nave espacial para comenzar a regresar a una posición de aproximadamente nueve millas (15 kilómetros) sobre el polo norte de Bennu para prepararse para tres encendido de sus propulsores en el transcurso de 10 días que pondrían a la nave espacial en órbita. 

Aunque OSIRIS-REx se encuentra en la órbita más estable posible, la fuerza gravitacional de Bennu es tan tenue que mantener a salvo la nave espacial requerirá ajustes ocasionales, dijo Dan Wibben, jefe de diseño de trayectoria y maniobra de OSIRIS-REx en KinetX Aerospace en Simi Valley, California. 

"La gravedad de Bennu es tan pequeña, que las fuerzas como la radiación solar y la presión térmica de la superficie de Bennu se vuelven mucho más relevantes y pueden empujar a la nave espacial en su órbita mucho más que si estuviera orbitando alrededor de la Tierra o Marte, donde la gravedad es, con mucho, la fuerza más dominante ", dijo. 

El equipo de navegación OSIRIS-REx utilizará maniobras de "ajuste" para empujar ligeramente la nave en una dirección u otra para corregir su órbita y contrarrestar estas pequeñas fuerzas. Si la nave espacial se aleja de Bennu, o algún otro problema lo fuerza en modo seguro, se ha programado para volar lejos del asteroide para mantenerse a salvo del impacto. 

"Es una lógica simple: siempre impulsar hacia el Sol si algo sale mal", dijo Coralie Adam, ingeniera de navegación óptica líder de OSIRIS-REx en KinetX. Los ingenieros pueden navegar la órbita de vuelta a la órbita si se aleja, dijo Adam, aunque es poco probable que suceda. 

Los equipos de navegación y operaciones de naves espaciales se centran en la primera fase orbital. Su objetivo principal es alejarse de la navegación basada en estrellas, lo que permitió al equipo ubicar la nave espacial en función de las imágenes de las formaciones de estrellas alrededor de ella tomadas por las cámaras a bordo. Los navegadores usan métodos como este, ya que no hay GPS en el espacio profundo y no podemos ver la nave espacial desde telescopios terrestres. Sin embargo, desde este punto en adelante, el equipo de OSIRIS-REx se basará en puntos de referencia en la superficie de Bennu para rastrear OSIRIS-REx, una técnica más precisa que finalmente los guiará a un sitio de recolección de muestras sin rocas y rocas grandes, dijo Adam. 

"Después de realizar una campaña global de imágenes y mapas durante nuestra reciente fase de estudio preliminar, el equipo científico ha creado modelos 3-D del terreno de Bennu que comenzaremos a usar para navegar alrededor del asteroide", dijo. 

Otro objetivo crítico de esta fase orbital, dijo Adam, es lograr un mejor manejo de la masa y la gravedad de Bennu, características que influirán en la planificación del resto de la misión, en particular el breve aterrizaje en la superficie para la recolección de muestras en 2020. En el caso de Bennu, los científicos solo pueden medir estas características al colocar OSIRIS-REx muy cerca de la superficie para ver cómo su trayectoria se desvía de la fuerza gravitatoria de Bennu. 

"La fase Orbital A ayudará a mejorar nuestros modelos detallados para el campo de gravedad, las propiedades térmicas, la orientación y la velocidad de giro de Bennu", dijo Wibben. "Esto, a su vez, nos permitirá refinar nuestros diseños de trayectoria para las actividades de vuelo aún más desafiantes que realizaremos en 2019". 

La maniobra del 31 de diciembre para colocar la nave espacial en órbita sobre Bennu es la primera de muchas actividades de navegación emocionantes planeadas para la misión. El equipo OSIRIS-REx reanudará las operaciones científicas a fines de febrero. En ese momento, la nave realizará una serie de sobrevuelos cercanos de Bennu durante varios meses para tomar imágenes de alta resolución de cada centímetro cuadrado del asteroide para ayudar a seleccionar un sitio de muestreo. Durante el verano de 2020, la nave espacial tocará brevemente la superficie de Bennu para recuperar una muestra. La misión OSIRIS-REx está programada para entregar la muestra a la Tierra en septiembre de 2023. 

Fuente: NASA, Lonnie Shekhtman, Osiris-Rex Communications,