Приземление капсулы аппарата OSIRIS-REx, внутри которой находится более 200 граммов породы околоземного астероида Бенну, произошло в 17:53 мск на испытательном и тренировочном полигоне штата Юта Министерства обороны США, к северу от Солт-Лейк-Сити. Об этом сообщило NASA в Twitter.
Почему именно Бенну
(101955) Бенну — это околоземный астероид диаметром 5,6 км, вращающийся вокруг Солнца. Перигелий (ближайшая к Солнцу точка) его орбиты на 11% ближе к Солнцу, чем Земля, а апогелий (наиболее удаленная точка) — на 35% дальше. Периодически его путь пересекает земную орбиту, но столкновение с нашей планетой в ближайшие сто лет вряд ли произойдет. По оценке ученых, это может случиться с вероятностью в 1/2700. В качестве цели для исследования Бенну выбрали не только из-за потенциальной опасности.
Специалистов интересует его происхождение и точный химический состав. Поверхность астероида весьма темная из-за большой доли углерода. Бенну сформировался в результате распада более крупного тела, планетоида или протопланеты. На это указывают следы метаморфизма в его каменной породе, — она подвергалась нагреву и сжатию, в результате чего смогли образоваться сложные минералы. Такие условия возникают исключительно внутри крупных тел под действием гравитации. По оценке планетологов, прародитель астероида имел диаметр около 100 км (карликовая планета Церера — 480 км) и находился в главном поясе астероидов.
Судя по параметрам кратеров на поверхности Бенну, он мигрировал на околоземную орбиту 1-2,5 млн лет назад. Смена орбиты произошла из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером и Сатурном, а также из-за связанного с Солнцем эффекта Ярковского: на астероид давят фотоны солнечного света, но из-за нагрева он испускает инфракрасное излучение, что также создает реактивный импульс. В результате орбита тела может сложным образом меняться. Данный эффект объясняет, почему число достигших Земли астероидов больше, чем следовало из прежних расчетов.
Бенну был выбран в качестве объекта исследования, поскольку он представляет собой «капсулу времени», нетронутую практически с момента формирования нашей планетной системы.
Благодаря добытому материалу ученые смогут реконструировать, как выглядела молодая Солнечная система, и выяснят, как в ней формировались планеты. Исследователей особенно интересует, какие химические соединения были на ранней Земле, откуда на ней взялись органические соединения и как сложились условия для возникновения жизни. Наконец, миссия позволит уточнить влияние эффекта Ярковского, чтобы понять, может ли астероид столкнуться с Землей в обозримой перспективе.
Как устроен OSIRIS-REx
Миссию NASA назвали в честь египетского бога Осириса, поскольку руководство проекта любит древнюю мифологию — хотя формально «OSIRIS-REx» — это акроним от списка поставленных исследовательских задач. Аппарат был запущен 8 сентября 2016 года на ракете Atlas V. Путь до астероида Бенну занял больше двух лет, и, достигнув его, OSIRIS-REx вышел на орбиту с перицентром около 1,75 км и начал картографирование местности.
Аппарат оснащен набором камер, одна из которых документирует забор проб породы, спектрометрами видимого, инфракрасного и рентгеновского диапазона для анализа химического состава поверхности, лидаром (лазерным «радаром») для построения 3D-карт астероида и устройством для забора геологических образцов TAGSAM.
20 октября 2020 года OSIRIS-REx сбросил орбитальную скорость и сел на Бенну. Это не было посадкой в классическом понимании, поскольку у астероида почти нет гравитации — скорее аппарат дотронулся до поверхности протянутой штангой TAGSAM и сразу полетел в обратную сторону.
Устройство для взятия образцов можно представить как чашку, которую опускают на астероид вверх дном. В момент соприкосновения с поверхностью с ее краев по кругу пустили газообразный азот, который вдул мелкую каменную породу внутрь.
В результате удалось собрать около 250 граммов материала, при этом горная порода не дала закрыться гибкому клапану, так что песчинки медленно утекали в космос. Поэтому контейнер как можно быстрее поместили в спускаемую капсулу, которая должна была вернуться на Землю.
Обратный путь аппарата к Земле начался в апреле 2021 года и занял полтора года. Пролетая мимо планеты на высоте 100 километров над Тихим океаном, OSIRIS-REx отправил капсулу вниз, а сам продолжил полет. В 2029 году он достигнет околоземного астероида 99942 Апофис и исследует его так же, как и Бенну, но без забора образцов. Однако аппарат приблизится к поверхности и сдует поверхностный слой реголита (остаточного грунта) реактивной струей, чтобы обнажить недра.
«Звездная пыль»
OSIRIS-REx — не первая посадочная миссия на астероид и даже не первый случай доставки образцов астероида на Землю. Первым на малое тело Солнечной системы в 2001 году сел американский аппарат NEAR Shoemaker, исследовавший околоземный астероид (433) Эрос. В 2014 году аппарат европейской миссии Rosetta совершил мягкую посадку на короткопериодическую комету 67P/Чурюмова — Герасименко.
Впервые материал малых тел Солнечной системы искусственно попал на Землю в 2006 году — тогда аппарат NASA Stardust пролетел сквозь хвост кометы 81P/Вильда и доставил ученым капсулу с тем, что на него «налипло». В 2010 году миссия Японского космического агентства «Хаябуса» принесла на Землю 1500 зернышек астероида (25143) Итокава. В 2018 году спускаемый аппарат «Хаябуса-2» добыл для землян 5 г астероида (162173) Рюгу. Таким образом, OSIRIS-REx установил рекорд по массе доставленного груза, — это даст возможность сделать более полный вывод о составе астероида.