OSIRIS-REx unterstützt das 3-D-Mapping im laufenden Betrieb

NASA's Manned Asteroid Mission - How NASA Will Do It - Explained in detail - Osiris Rex (Juni 2019).

Anonim

Die NASA-Mission OSIRIS-REx soll am 8. September gestartet werden und wird zu einem Asteroiden reisen, ihn untersuchen und zur Analyse eine Probe zur Erde schicken. Alle diese Ziele hängen von der genauen Kartierung des Ziels, Bennu, ab, so dass sich das Team auf die Herausforderungen der Kartographie eines Asteroiden vorbereitet.

"Mapping von Bennu ist natürlich notwendig, aber es ist auch ein spannender und technisch interessanter Aspekt der Mission", sagte Ed Beshore, stellvertretender Projektleiter von OSIRIS-REx an der Universität von Arizona in Tucson. Die Mission wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, geleitet.

Die Karten werden anhand von Informationen erstellt, die von den fünf Instrumenten an Bord von OSIRIS-REx gesammelt wurden, die für Origins, Spektralinterpretation, Ressourcenidentifikation, Security-Regolith Explorer stehen. Nach seinem Treffen mit Bennu wird das Raumschiff ein Jahr damit verbringen, den Asteroiden sowohl für wissenschaftliche als auch für operative Zwecke zu untersuchen - einschließlich der Suche nach Materialfahnen, die von dem Asteroiden kommen, der Messung der auf Bennu wirkenden nicht-gravitativen Kräfte und der Identifizierung des besten Standortes Probe.

Die meisten Kartierungsarbeiten werden während dieser Erhebungsphase durchgeführt. Das Team wird die Form des Asteroiden dokumentieren, eine Reihe von Top-Level-Karten erstellen und die letzten Kandidaten auf der Liste der möglichen Probenahmen aufklären. Die Aufklärungskarten werden so detailliert sein, dass die Teammitglieder in der Lage sind, einzelne Kieselsteine ​​zu erkennen, die einen Durchmesser von etwa zwei Zentimetern (etwa zwei Zentimeter) haben - ungefähr die maximale Größe des Materials, das der Probenkopf aufnehmen kann.

"Alles, was die Raumsonde lernt, wird wie ein Teppich ineinander verwoben, um die Geschichte von Bennu zu erzählen", sagte Kevin Walsh, ein OSIRIS-REx Co-Investigator am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado.

In der Zwischenzeit wird der Grundstein für das Mapping gelegt.

Der zugrundeliegende Rahmen ist ein 3-D-Formmodell. Dieser Schritt ist entscheidend, da Asteroiden im Gegensatz zu Planeten und Monden nicht schön und rund sind. Sie neigen dazu, holprig und unregelmäßig zu sein, oft wie Kartoffeln. Bennu ist eher ein klumpiger Ball, der um die Mitte dicker wird - eine Form, die Astronomen mit einem Kreisel vergleichen.

Diese grobe Form wurde von Radardaten bestimmt, die seit der Entdeckung des Asteroiden im Jahr 1999 von der Erde aus durchgeführt wurden. Nachdem OSIRIS-REx Bennu untersucht hat, wird ein neues Modell entwickelt, das die Feinheiten der Form des Asteroiden einfängt.

Für die globalen Karten werden Informationen von den Instrumenten des Raumfahrzeugs dem Formmodell überlagert. Das Team plant, einige dieser 3D-Karten als routinemäßigen Bestandteil unternehmenskritischer Operationen zu integrieren. Es sind drei Top-Level-Operations-Karten geplant: eine für die Bewertung, welche Bereiche sicher genug sind, um das Raumschiff in die Nähe des Asteroiden zu befördern, und eine, um zu bestimmen, wo der Probenarm guten Kontakt mit der Oberfläche haben kann, um den Touch-and-Go durchzuführen Manöver und eines, um anzugeben, wo das für die Probenahme am besten geeignete Material zu finden ist. Eine vierte Top-Level-Karte wird bewerten, wie wissenschaftlich wertvoll verschiedene Regionen des Asteroiden sind.

"Diese vier Karten werden der Schlüssel zur Auswahl einer Probenahme-Website sein", sagte Lucy Lim, OSIRIS-REx-Assistent Projektwissenschaftler bei Goddard. "Um sicherzustellen, dass die Kartenherstellung reibungslos abläuft, sobald wir in Bennu ankommen, haben wir lange vor dem Start mit der Entwicklung der Algorithmen und der Ausführung aller Schritte begonnen."

Zu den Vorbereitungen gehören auch die Festlegung von Kartenkonventionen, beispielsweise die Festlegung, welcher der Bennu-Pole nördlich liegt. Das Team hat diese Entscheidung auf die Richtung der Rotation des Asteroiden gestützt - eine Entscheidung, die zu den Richtlinien der Internationalen Astronomischen Union passt. Bennu dreht sich in die der Erde gegenüberliegende Richtung, so dass die Pole des Asteroiden im Vergleich zu den Polen unseres Planeten umgekehrt sind.

Der Ort des Bennu-Nullmeridians - Null Grad Länge - wurde ebenfalls ausgewählt. Es läuft durch eine große Beule, die auf dem vorläufigen Formmodell zu sehen ist. Später wird diese Auswahl verfeinert oder vielleicht neu definiert, je nachdem, wie Bennu aus der Nähe aussieht.

"Wir treffen so viele Entscheidungen über das Mapping wie möglich, denn die Arbeit wird intensiv sein, sobald wir in Bennu ankommen", sagte Daniella Della Giustina, OSIRIS-REx-Leiterin der Bildverarbeitung an der Universität von Arizona. "Aber wir müssen etwas Flexibilität zulassen, um später Änderungen vornehmen zu können, wenn wir müssen."

Die Navigation ist eine weitere besondere Überlegung beim Mappen von Bennu. Da der Asteroid so klein ist, ist seine Gravitationskraft sehr schwach und macht nur etwa die Hälfte der Gesamtkraft aus, die das umkreisende Raumfahrzeug spüren wird, wenn es in der Nähe von Bennu ist. Die andere Hälfte wird von Druck aufgrund von Sonnenlicht auf der Oberfläche des Raumfahrzeugs kommen.

Der Druck, der durch das Sonnenlicht ausgeübt wird, ist schwer zu modellieren, so dass das Navigationsteam häufige Aktualisierungen durchführen muss - vielleicht täglich. Die Instrumententeams müssen sich schnell auf die Planänderungen einstellen.

"Das wird keine Umlaufbahn sein, wie wir normalerweise denken - so wichtig wird diese Kraft sein", sagte Michael Moreau, OSIRIS-REx-Flugdynamiksystem-Manager bei Goddard. "OSIRIS-REx wird diese Arbeit in Bennu auf ein neues Niveau heben."

Das NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, bietet ein umfassendes Missionsmanagement, Systems Engineering sowie Sicherheits- und Missionssicherung für OSIRIS-REx. Dante Lauretta ist der Hauptdetektiv der Mission an der Universität von Arizona, Tucson. Lockheed Martin Space Systems in Denver baut das Raumschiff. OSIRIS-REx ist die dritte Mission im New Frontiers Programm der NASA. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, leitet die New Frontiers für das Wissenschaftsmissionsdirektorat der Agentur in Washington.

Das Launch-Management liegt in der Verantwortung des Launch Services-Programms der NASA im Kennedy Space Center in Florida.

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