OSIRIS-REx llega a Bennu

La sonda de la NASA OSIRIS-REx ha llegado oficialmente a su objetivo, el asteroide Bennu. Se trata de la primera misión de la NASA dedicada exclusivamente a estudiar un asteroide y la tercera en la historia (después de las misiones japonesas Hayabusa y Hayabusa 2). Ha sido un viaje de dos años desde que la nave partió de Cabo Cañaveral el 8 de septiembre de 2016 a bordo de un cohete Atlas V 411. En este tiempo la sonda ha llevado a cabo una maniobra de espacio profundo (el 28 de diciembre de 2016, con una Delta-V de 431 m/s), tres maniobras de corrección de trayectoria (el 7 de octubre de 2016, el 18 de enero y el 23 de agosto de 2017) y un sobrevuelo de la Tierra (22 septiembre de 2017, con una Delta-V de 3,78 km/s), todo ello para situarse en la misma órbita que Bennu. El asteroide 101955 Bennu, antes conocido como 1999 RQ36, es un pequeño asteroide cercano a la Tierra (NEA) catalogado como potencialmente peligroso (PHA), es decir, no se puede descartar que en un futuro choque contra nuestro planeta. No lo hará durante el transcurso de nuestra vida, pero las perturbaciones caóticas debidas a la atracción de los planetas del sistema solar y otras fuerzas no gravitatorias, debidas a los efectos Yarkovsky y YORP (Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack), hacen imposible predecir su trayectoria con precisión a muy largo plazo y existe una pequeña posibilidad de que choque con la Tierra a finales del siglo XXII o más tarde.

Bennu visto a 80 km de distancia por OSIRIS-REx (NASA/Goddard/University of Arizona).

Una vez cerca de Bennu, OSIRIS-REx ha realizado cuatro maniobras de aproximación (AAM, Asteroid Approach Maneuver) los días 1, 15 y 29 de octubre y 13 de noviembre. El 3 de diciembre la sonda encendió sus motores durante 20 segundos para pasar a moverse alrededor de Bennu, aunque todavía no está en órbita alrededor del asteroide. No obstante, la sonda atravesó la esfera de Hill —la frontera donde la atracción gravitatoria del asteroide supera a la del Sol— el 1 de diciembre aproximadamente. Tras la maniobra, la sonda se situó en una trayectoria que le hizo pasar a 7 kilómetros del polo norte de Bennu. En el momento de la maniobra, la sonda se encontraba a 19 kilómetros del asteroide acercándose a una velocidad de tan solo 0,04 m/s.

Sonda OSIRIS-REx (NASA).
Sonda OSIRIS-REx (NASA).
Fases de la misión OSIRIS-REx (NASA).
Fases de aproximación y encuentro con Bennu (NASA).
Fase de observación preliminar de OSIRIS-REx (NASA).

La fase de aproximación ha durado 94 días y ahora la sonda ha comenzado una fase de observación preliminar que durará 20 días durante la que llevará a cabo un total de tres sobrevuelos hiperbólicos de los polos del asteroide y otros tres del ecuador. Cuando esta fase finalice, OSIRIS-REx se situará en la órbita A, con un radio de 1,5 kilómetros del centro del asteroide y un periodo de 50 horas. A diferencia de Hayabusa 2, OSIRIS-REx sí estará en órbita alrededor del asteroide, todo un récord. Permanecerá en esta órbita entre 31 y 76 días. Posteriormente pasará al estudio detallado de la superficie del asteroide, donde pasará 63 días para seleccionar hasta doce lugares candidatos para la recogida de muestras tras fotografiar en detalle el 80% de la superficie del asteroide como mínimo, con una resolución de entre 75 y 35 centímetros.

Bennu a 136 km de distancia visto por la cámara PolyCam el 16 de noviembre (NASA/Goddard/University of Arizona).

En esta fase realizará varios sobrevuelos hiperbólicos a 3,5 kilómetros de distancia sobre regiones situadas a una latitud de 40º norte y 40º sur para generar mapas con una resolución de 50 cm aproximadamente. A continuación llevará a cabo siete sobrevuelos a 5 kilómetros sobre el ecuador. Luego pasará a la órbita B a 730 kilómetros de distancia de la superficie, donde estará entre 60 y 95 días y tomará imágenes en alta resolución —hasta 1 centímetro por píxel— con el objetivo de reducir el número de lugares candidatos a cuatro. A continuación estará 98 días en una órbita de reconocimiento desde la que realizará la selección final del lugar de recogida de muestras. Para ello la nave realizará cuatro sobrevuelos a 225 metros de altura y dos a 525 metros. Luego la sonda pasará entre 42 y 227 días ensayando las maniobras para la recogida de muestras.

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Primeros tres sobrevuelos hiperbólicos a 7 km de Bennu por parte de la sonda (NASA).

OSIRIS-REx, al igual que Hayabusa 2, no puede aterrizar en el asteroide, así que la maniobra de captura de muestras es muy delicada. La sonda debe aproximarse, tocar el asteroide a una velocidad adecuada y luego alejarse rápidamente, todo ello de forma automática. La zona de recogida de muestras debe contener partículas y granos con un tamaño no superior a 2 centímetros, ya que este es el diámetro máximo que puede pasar por el conducto del TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism), el brazo desplegable de 3,35 metros de largo encargado de capturar las muestras. En la maniobra final la sonda dejará la órbita de un kilómetro de de radio y realizará dos encendidos a 125 y 55 metros para igualar su velocidad con la velocidad de rotación del asteroide. Luego caerá libremente desde una altura de 30 metros, que, dada la débil gravedad de Bennu, es un proceso muy lento. TAGSAM estará en contacto con la superficie durante menos de cinco segundos y recogerá el regolito mediante un chorro de nitrógeno, una técnica muy distinta de la empleada por Hayabusa 2, en la que una bola de metal levantará partículas de la superficie al chocar con la superficie que serán posteriormente capturadas. Durante el proceso los paneles solares de la sonda se colocarán en forma de «Y» para evitar el posible impacto con partículas. Si todo sale bien, el primer intento de recogida de muestras podría tener lugar en octubre de 2019.

La sonda obtuvo este selfie del TAGSAM desplegado el 14 de noviembre (NASA/Goddard/University of Arizona).
Funcionamiento de TAGSAM (NASA).
Funcionamiento del extremo de TAGSAM (NASA).
Sonda OSIRIS-REx (izquierda) y mecanismo de recogida de muestras o SARA (Sample Acquisition and Return Assembly) (derecha) (NASA).
Sonda OSIRIS-REx (izquierda) y mecanismo de recogida de muestras o SARA (Sample Acquisition and Return Assembly) (derecha) (NASA).
Mecanismo de carga de la cápsula con las muestras (NASA).
Mecanismo de carga de la cápsula con las muestras (NASA).
Maniobra de recogida de muestras (NASA).
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Brazo TAGSAM de OSIRIS-REx (NASA).

OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer) es la tercera misión de tipo New Frontiers de la NASA. Este tipo de misiones tienen un coste de aproximadamente mil millones de dólares y se sitúan entre las Discovery, más baratas, y las Flagship, más costosas. El retorno de muestras de un asteroide cercano ha sido identificado como una prioridad para la comunidad científica en varias ocasiones. La sonda japonesa Hayabusa trajo 1.500 granos de la superficie del asteroide Itokawa en 2010 y demostró la dificultad de recoger una cantidad abundante de muestras de un cuerpo menor. Bennu fue elegido como objetivo de OSIRIS-REx por ser un asteroide cercano, pero especialmente por ser un asteroide carbonáceo de tipo B, un subtipo del grupo C, una clase de asteroides ricos en sustancias orgánicas cuyo origen se podría remontar a la formación del sistema solar. La órbita de Bennu varía su distancia al Sol de 135 a 210 millones de kilómetros (de 0,9 a 1,4 Unidades Astronómicas) y su inclinación con respecto a la eclíptica es de solo 6º, unas características orbitales que permiten que sea visitado por una sonda espacial sin necesidad de usar un sistema de propulsión iónico —como Hayabusa y Hayabusa 2— o maniobras propulsivas de importancia.

Comparativa entre Itokawa (izquierda), Bennu (centro) y Ryugu (NASA/JAXA/Daniele Bianchino).
Asteroide Bennu comparado con dos emblemáticas construcciones terrestres (NASA).
Asteroide Bennu comparado con dos emblemáticas construcciones terrestres (NASA).

OSIRIS-REx debe traer un mínimo de 60 gramos de regolito de la superficie del asteroide, aunque se espera que recoja hasta unos 600 gramos (el máximo son 2 kg), una cantidad muy superior a la que traerá Hayabusa 2 del asteroide Ryugu. La casualidad ha querido que dos misiones de retorno de muestras de un asteroide, Hayabusa 2 y OSIRIS-REx, se encuentren al mismo tiempo alrededor de sus respectivos objetivos. Eso sí, OSIRIS-REx es una misión mucho más cara y compleja que su homóloga japonesa y está dotada de una instrumentación apabullante (aunque carece de los pequeños rovers de superficie que tiene Hayabusa 2). Bennu es más pequeño que Ryugu —492 metros de diámetro frente a 870 metros—, pero curiosamente su forma y aspecto es muy similar, aunque Bennu es sustancialmente más oscuro. Ryugu ha resultado ser una pila de escombros, como Itokawa, pero prácticamente sin regolito suelto en la superficie. Todavía es muy pronto para saber si Bennu será igual que Ryugu, pero las imágenes iniciales muestran una pila de escombros repleta de rocas de todos los tamaños. Si OSIRIS-REx no encuentra ninguna zona libre de rocas, la misión tendrá un serio problema.

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Resolución de cada una de las tres cámaras de OSIRIS-REx (NASA).
Características de las cámaras de la nave (NASA).

OSIRIS-REx debe abandonar Bennu entre el 3 de marzo de 2021 y el 4 de octubre de 2022. La cápsula con las muestras estará en la Tierra en 2023 como muy pronto, cerca de tres años más tarde que la Hayabusa 2 con las muestras de Ryugu. Por lo pronto, vamos a tener muchos meses por delante para familiarizarnos con este nuevo cuerpo del sistema solar.



26 Comentarios

  1. Me da que antes de que la trayectoria de Bennu llegue a ser peligrosa para la tierra seremos nosotros los peligrosos para el, cuando seamos una civilización multiplanetaria en nuestro sistema solar, devoraremos asteroides como ese todos los días para desayunar, ya le vamos a dar el primer mordisco!

    1. Pues si tienen un aspecto muy parecido todos hasta ahora, a pesar de ser de distintos tipos espectrales y por tanto de distintas composiciones, Bennu es de tipo B, Ryugu de tipo Cg, Itokawa tipo S…

      Yo esperaba que algunos fueran acumulaciones de escombros, pero no todos, siempre creí que algunos serian piezas monolíticas, los que se formaran por fragmentos enteros de grandes asteroides rotos por impactos ya con el interior diferenciado, supongo las misiones tienen preferencia por estudiar los primeros ¿o se confirma que todos los pequeños asteroides son conglomerados de escombros?

      1. Dactyl el satélite del asteroide Ida, es de pequeño tamaño (1’4 km) y su superficie está tan craterizada como la de Ida (32 km) si Dactyl fuera en su mayor parte un conglomerado no hubiera sobrevivido a tanto impacto. Si un conglomerado esta unido solamente por su débil gravedad, ante un impacto violento deberían saltar sus parte en múltiples direcciones, algo así como cuando se empieza una partida de billar, y debido a su bajísima gravedad esas partes acabarían más allá de la esfera de Hill del asteroide con muchísima facilidad. Así que, no, no todos los pequeños asteroides son solo conglomerados.

  2. Las simulaciones en computadoras con los discos de acreción, dan como resultado este tipo de asteroides? La gravedad es el ‘pegamento’ que une las rocas del asteroide? Parecen 2 pirámides unidas por sus bases, tanto Bennu como Ryugu. Esperaría que los asteroides fueran más alargados que altos, en el plano de la eclíptica del sistema solar. Aunque supongo que hay muchas variables como colisiones y los efectos raros de los que habla Daniel sobre las órbitas. Pero es que su forma es tan … regular. Pero no esférica … curioso. Aunque Itokawa, por ejemplo, es diferente. Supongo que debería ser aleatorio, por las interacciones o choques con otros asteroides. En fin … gracias una vez más Daniel.

  3. Parece un octaedro de bordes redondeados y achatado. Probablemete el achatamiento se debe a la rotación. Si, tiene forma de dos piramides unidas por la base, en la Tierra es la configuración más estable cuando se apilan bloques del mismo tamaño, y como se ve también en el espacio!!

  4. Daniel, una pequeña errata en “Luego pasará a la órbita B a 730 kilómetros de distancia”. Supongo que querías decir m en vez de km.

    Interesante misión y gran entrada. Esperemos que encuentren una zona adecuada para la recolección de muestras. Visto las sorpresas que nos depara cada asteroide/cometa, deberían plantear para futuras misiones sistemas de arrerizaje y recolección más flexibles o variados.

  5. Se repite la forma en Ryugu y Bennu, la de dos conos unidos por su base, con los vértices y el ecuador redondeados. Giran en torno a un eje que pasa por los vértices de los conos, con un periodo de pocas horas. Ambos asteroides comparten el aspecto de su superficie, muy agreste, cubierta de rocas y sin zonas lisas que estén cubiertas de arena o polvo.

    Los cuerpos pequeños en esta zona del sistema solar estan sometidos a un ambiente muy agresivo debido al fuerte empuje del viento solar, a la radiación solar y al choque con partículas de cometas desprendidas por su acercamiento al Sol.
    Mi impresión es de que en esas circunstancias, y por tener poca gravedad, estos asteroides cambian de forma con frecuencia; incluso ante impactos pequeños. Algunos de los efectos de los impactos serían:
    1) La mayoría de las partículas más pequeñas escaparían de su gravedad y serían barridas de su zona de influencia por el viento y la radiación solar.
    2) Los fragmentos grandes se separarían a menos velocidad y se reagruparían por orden de tamaño, con los mayores en el interior, por moverse menos en reacción al impacto.
    3) Su rotación se reorientaría, tras múltiples destrucciones y reconstrucciones, a la forma más estable, que quizá sea con los objetos más grandes a lo largo del eje y el resto unido a ellos por gravedad, quedando los más pequeños, o sea los más acelerados por los impactos, en la zona del ecuador.
    4) Durante el tiempo en que las partículas están libres en el espacio debido a los impactos, antes de caer, están sometidas a ionizaciones y al campo magnético solar. Entonces se reordenarían por las fuerzas electrostáticas y siguiendo las líneas de campos electromagméticos, tomando formas extrañas, alargadas y retorcidas, como hacen las limaduras de hierro en torno a un imán. Segúramente los compuestos de carbono se polimerizan y luego caen, cubriendo la superficie del asteroide con una cubierta muy oscura de sustancias complejas.

    Esperemos que OSIRIS-Rex nos traiga suficientes muestras. Seguro que nos llevaremos grandes sorpresas cuando se analicen

    1. Pues si que lo han complicado, ellos sabrán porqué.
      Si es para recoger un poco de polvo, quizá hay métodos más sencillos, como el de las abejas recogiendo polen, o con un cepillo cargado con electrostática. Pero en esas condiciones tan difíciles, con tan poca gravedad, el asteroide girando y rocas por todas partes supongo que han elegido el mejor método que funcione rápido y permita alejarse en seguida del peligro de chocar con alguna roca.

  6. Fantástico este año será el año de las sondas de retorno de muestras esperemos que puedan volver en condiciones ala tierra para que puedan revolucionar nuestro conocimiento de la formación del sistema solar y hojala las iniciativas de minería espacial puedan salir adelante por el bien de nuestro planeta y nuestra joven civilización.

  7. Es más oscuro que la luna. Y la luna es más oscura que el asfalto. Si sacas una foto a la luna y con los mismos parámetros al asfalto este es más claro.

  8. En el vídeo oficial de SpX, puede verse un cuerpo extraño flotando alrededor del grid-fin izquierdo a partir del instante 5m:58s después del lanzamiento.

    Y unos segundos después del entry-burn, el Booster pierde el control (7m:20s). El grid-fin derecho queda trabado en una posición anómala.

    Lo increíble es que aún así, consigue aterrizar (en el agua), pero no estabilizarse. Es lógico: SpaceX construye cohetes, no mesías.
    Para eso ya tienen a Musk.

    “Pump is single string. Some landing systems are not redundant, as landing is considered ground safety critical, but not mission critical. Given this event, we will likely add a backup pump & lines”

    “Engines stabilized rocket spin just in time, enabling an intact landing in water! Ships en route to rescue Falcon.”

    https://mobile.twitter.com/elonmusk/status/1070399755526656000

    Parece que Musk ha decidido seguir mis consejos -ya era hora- y estrellar un booster de vez en cuando para mantener el interés del público.

      1. ¡Zas!
        Ahí me has pillado.

        Menos mal que se trata de un rediseño que puede realizar un becario. No se necesita a las “vacas sagradas” para ello.

  9. OFFTOPIC Primera luz de SPECULOOS
    Cuatro telescopios, dedicados a la búsqueda de planetas habitables alrededor de estrellas cercanas ultrafrías, inician con éxito sus operaciones en el Observatorio Paranal de ESO
    El proyecto SPECULOOS ha realizado sus primeras observaciones en el Observatorio Paranal del Observatorio Europeo Austral, en el norte de Chile. SPECULOOS se centrará en detectar planetas del tamaño de la tierra orbitando cerca de estrellas ultrafrías y enanas marrones.
    https://www.eso.org/public/spain/news/eso1839/

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 4 diciembre, 2018
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar