Irány a Bennu kisbolygó – elindult az OSIRIS-REx űrszonda!

460

Sikeresen elindult az OSIRIS-REx űrszonda, az első amerikai kisbolygós mintavételi misszió, hogy anyagmintát gyűjtsön a Bennu kisbolygó felszínéről.

Magyar idő szerint péntek éjjel 01:05-kor sikeresen útjára indult a NASA OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) űrszondája a floridai Cape Canaveral űrkikötő 41-es kilövőpadjáról. Az OSIRIS-REx szonda küldetésének célja a (101955) Bennu kisbolygó, amelynek felszínéről anyagmintát kell begyűjtenie, elraktározni egy kapszulában és azt hosszú bolygóközi út megtétele után a Földre juttatni laboratóriumi tanulmányozás céljából.

Az OSIRIS-REx a NASA New Frontiers Programja keretében valósul meg, amelynek egyébként a New Horizons Pluto-Kuiper-öv misszió és a Juno Jupiter missziók is a tagjai.

Az OSIRIS-REx lesz az Egyesült Államok első kisbolygóról anyagmintát Földre hozó űrmissziója és legalább 60 gramm, de legfeljebb 2 kilogramm anyagmintát terveznek begyűjteni a Bennu felszínéről. Emlékeztetőül: 2005-ben a japán Hayabusa (“Sólyom”) űrszondája mintát vett az Itokawa kisbolygó felszínéről és a szonda mintát tartalmazó kapszulája 2010-ben, kalandos bolygóközi út után sikeresen visszatért a Földre.

Mintegy két évnyi utazás után – közben a Föld melletti hintamanőverrel 2017-ben – 2018. augusztusában találkozik az amerikai szonda a Bennu kisbolygóval, ahol a tervek szerint 505 napig végez részletes közeli vizsgálatokat, talajmintát gyűjt, majd a még hosszabb visszaút után 2023-ban érkezik meg a Földre az anyagmintával.

20160908_osiris-rex_start_1
Az OSIRIS-REx egy Atlas V 411-es hordozórakétán (NASA és Ken Kremer, Universe Today).

Az OSIRIS-REx űrszondát egy Atlas V 411 típusú hordozórakétával indították el. Az Atlas V hordozórakétákat a Boeing és a Lockheed Martin közös vállalkozása, az ULA (United Launch Alliance) partneri együttműködés keretében építik a 2002-ben megépített első példány óta. Az Atlas V 411 változatban egy szilárd hajtóanyagú rakétamotor is van, összességében pedig nagy magasságú földkörüli pályára, illetve bolygóközi útra közel 6 tonna hasznos teher felvitelére alkalmas.

Az OSIRIS-REx szondát a Lockheed Martin készítette, hajtóanyaggal együtt a tömege 1529 kg, hajtóanyag nélkül pedig 889 kg és mintegy 3 méter oldalhosszúságú kocka alakú test, a kinyitott két napelemtáblával együtt mintegy 6,2 méter kiterjedésű. A napelemekkel egy “Y” alakra emlékeztet a szonda. Két, összesen 8,5 négyzetméter összfelületű napelemszárny az űrszonda naptávolságától függően 1226 W és 3000 W közötti teljesítménnyel látja el a szondát.

A küldetés célobjektuma, a Bennu, egy földközeli aszteroida és a pályája szerint az Apollo típusú kisbolygók csoportjába tartozik. Napközelben 0,89 CsE-re, naptávolban 1,36 CsE-re kerül központi csillagunktól, egy keringés pedig 1,20 évig (436,65 napig) tart. Pályasíkja 6,0 fokos szöget zár be a földpálya (ekliptika) síkjával. A Bennu 17 éve ismert, ugyanis a LINEAR keresőprogram során fedezték fel 1999. szeptember 11-én (akkor az 1999 RQ36 ideiglenes jelölést kapta).

Az Apollo típusú kisbolygópálya azt jelenti, hogy a pályájuk metszi a Föld pályáját, lényegében tehát térben nagyon közel van a Föld és a kisbolygó útvonala. Megjegyezzük, hogy a 2013. február 13-án az oroszországi Cseljabinszk városa felett felrobbant meteoroid a pályája alapján szintén egy Apollo típusú kis égitest volt, tehát az ilyen kis égitestekre különösen oda kell figyelni, meg kell találni őket és a pályájukat figyelemmel kell kísérni.

20160908_osiris-rex_start_2
A 101955 Bennu kisbolygó pályája (zöld színnel jelölve) a földpálya síkjába vetítve. A Merkúr pályáját szürke, Vénuszét sárga, a Földét kék, a Marsét pedig vörös szín jelöli (EarthSky.org).

Mai már mintegy hétezer Apollo aszteroidát ismerünk, amelyek közül mintegy ezer lehet potenciálisan veszélyes a Földre. Fontos megjegyezni, hogy jelen sorok írásakor nem ismerünk olyan természetes égitestet, amelyről tudnánk biztosan, hogy ütközni fog bolygónkkal, de természetesen a jövőben előfordulhat ilyen esemény, mint ahogyan az a múltban többször már megtörtént.

A Bennu kisbolygó pályáját 2010-ben részletesen megvizsgálták és azt találták, hogy 2169 és 2199 között nyolc esetben kis valószínűséggel, de ütközés is lehetséges a Földdel. Tudni kell, hogy a kisbolygók és más égitestek térbeli helyzete sok esetben nagyon érzékeny arra, hogy mennyire pontosan (vagy pontatlanul) ismerjük a kezdőfeltételeket, így minél távolabb van az időpont, annál nagyobb eltérések adódnak a különböző kezdőfeltételekből indított pályák között, vagyis a mozgás égi mechanikai értelemben kaotikus – tehát nem lehet előre megjósolni a kezdő időponttól időben távoli pozíciókat. A 2010-es becslés szerint a Bennu 0,071 százalékos eséllyel ütközhet bolygónkkal.

20160908_osiris-rex_start_3
A Bennu kisbolygó méretének (510 m) összehasonlítása néhány földi építménnyel, az Empire State Building (443 m) és az Eiffel-torony (324 m) látszik mellette (Hold és Bolygókutató Laboratórium, Arizonai Egyetem, Tucson).

A pályamenti pozíciókat a gravitációs erőn kívül a kisbolygó felszínének a napsugárzás hatására történt felmelegedése és a hő időbeli késéssel történő kisugárzása – mint egy rakétaszerű hatás – is befolyásolja. A tengelye körül forgó kisbolygó által elnyelt napfény egy részét a felszín az infravörös tartományban sugározza vissza, ezáltal egy plusz “tolóerő” keletkezik, ami az égitest pályáját módosítja, ez a Jarkovszkíj-hatás (az angol szakirodalomban: Yarkovsky-effect). Ezt az effektust Iván Oszipovics Jarkovszkíj (1844-1902) orosz mérnök fedezte fel és róla nevezték el. A hatás annál hatékonyabb és erősebb, minél kisebb az égitest, a rakétaszerű eredő erő iránya a pályabeli sebesség irányával minél kisebb szöget zár be (erős fékezés vagy gyorsítás), ami a test alakjától függ, illetve a felszín anyagi minőségétől, szerkezetétől.

Utóbbi összefüggés magyarázata, hogy a felszín porózusságától (poros vagy kemény felszín) függ a hőtehetetlensége, azaz hogy a besugárzástól számítva (pl. helyi déltől) mennyi idő múlva, milyen hatékonyan sugározza vissza a hőt. Ha a kisbolygót portakaró borítja, a melegedés és a hűlés gyorsan zajlik, így a Jarkovszkíj-effektus gyenge lesz. Ha azonban a felszín kemény kőzetekből áll, akkor azok tovább képesek tárolni az elnyelt energiát, így több “hajtóanyagot” biztosítanak az effektus működéséhez.

Az OSIRIS-REx egyik fontos feladata lesz a Bennu kisbolygó mozgásának vizsgálata, különös tekintettel a Jarkovszkíj-hatásra.

Mit tudtunk meg eddig a Bennu kisbolygóról? Radarcsillagászati megfigyelésekből a méretét, alakját és tengelykörüli forgási idejét már ismerjük: egy “tömzsi”, kevésbé elnyújtott alakú égi sziklatömb, amelynek a közepes sugara  246 ± 10 méter és 4,288 óra alatt fordul meg tengelye körül. Tömege kb. 60-80 millió tonna, átlagos sűrűsége 1,26 ± 0,07 gramm köbcentiméterenként. Ez alapján lehet, hogy az anyaga porózus: kőzet és por keveréke, ami jó: az OSIRIS-REx így könnyebben tud mintát venni belőle. A Naptól mért távolságának változásával párhuzamosan a lehetséges minimális, közepes és maximális felszíni hőmérséklete -37 °C, -14 °C és +6 °C, rendre.

20160908_osiris-rex_start_4
Ilyen lehet a Bennu kisbolygó felszíne a mai ismereteink alapján a kisbolygó méretének, alakjának és felszíni tulajdonságainak figyelembe vételével (a NASA számítógépes modellje).

A japán Hayabusa, illetve az OSIRIS-REx űrprogramok hozzájárulnak a jövőben megvalósuló űrbányászat megalapozásához is, hiszen egyre közelebb kerülünk ahhoz, hogy gazdaságilag életképessé váljon a Föld felszínén ritka nyersanyagok világűrből történő beszerzése. A sokáig tudományos-fantasztikus elképzelésnek ható űrbányászat műszaki-jogi körülményei folyamatosan fejlődnek és lehet, hogy már a következő évtizedben ugrásszerű fejlődésnek lehetünk szemtanúi.

Források:

Kapcsolódó internetes oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás