У вересні цього року, пройшовши мільярди миль нашою Сонячною системою, космічний корабель NASA OSIRIS-REx пройде повз Землю з надзвичайною доставкою. Під час проходження він випустить капсулу розміром з міні-холодильник, яка містить зразок первинного космічного каменю, зібраного з астероїда, розташованого між орбітами Землі та Марса.

OSIRIS-REx — дослідження походження, спектральної інтерпретації, ідентифікації ресурсів і безпеки — це перша місія США, яка зібрала зразок з астероїда. Вчені сподіваються, що незайманий матеріал, який він зібрав з астероїда Бенну в 2020 році — близько півфунта уламків і пилу з поверхні астероїда — забезпечить вікно в 4,5 мільярда років тому, коли формувались Сонце і планети.

Перш ніж він зможе зробити це, захисна капсула зразка витримає температуру, вдвічі вищу, ніж лава, і другу найшвидшу швидкість, яку коли-небудь досягав створений людиною об’єкт, що входить в атмосферу Землі. Увійшовши в атмосферу Землі зі швидкістю, що приблизно в 36 разів перевищує швидкість звуку, капсула може зрештою зіткнутися з вітром, дощем та іншими погодними умовами, коли вона опускається ближче до поверхні. Незалежно від погоди він приземлиться у пустелі Великого Солоного озера, посушливому ландшафті, відомому своїми спекотними літніми температурами та своїми солончаками, залишками стародавнього дна озера, де кірка соляних відкладень покриває землю.

Хоча основна увага буде зосереджена на технічних аспектах космічного корабля та посадкової капсули, група вчених і метеорологів також буде уважно стежити за погодою, яка може істотно вплинути на відновлення капсули.

«Перед тим, як ми запустили сім років тому, капсула повинна була бути розроблена для всіх погодних умов, які ми вважали прийнятними для штату Юта у вересні», — сказав Ерік Квін, інженер-дослідник із групи входу, спуску та посадки (EDL) у Ленглі NASA. Дослідницький центр у Гемптоні, Вірджинія.

Незважаючи на те, що міцна капсула була створена таким чином, щоб бути непроникною для таких речей, як блискавка та лід, «вітер, мабуть, є нашою найбільшою проблемою кожного разу, коли ви приземляєтеся з парашутом», — сказав Марк Джонсон, який проводить аналіз EDL для Lockheed Martin у Літлтоні, штат Колорадо. Це тому, що швидкість і напрямок вітру можуть вплинути на те, де капсула встане в межах цілі розміром 36 миль на 8,5 миль (58 км на 14 км) на полігоні для випробувань і тренувань Міністерства оборони штату Юта, на південний захід від Солт-Лейк-Сіті.

Діапазон посадки вважається «безпечною, контрольованою зоною», — сказав Кеннет Гетзанданнер, керівник відділу динаміки польоту OSIRIS-REx. «Це також було місцем посадки для місії «Зоряний пил» , тому тут є спадщина».

Вплив земної погоди на доставку з космосу

Команда OSIRIS-REx також багато думала про умови на землі. Пізнє літо – це сезон мусонів у пустелі, тому сильні дощі можуть наситити мулисту землю. Вологий цементний бруд ускладнить керування автомобілем, якщо знадобляться позашляховики, щоб допомогти вертольотам знайти та транспортувати капсулу.

«До кінця сезону мусонів ми маємо знати, скільки опадів ми отримали та стан соляних рівнин», — сказав Ерік Нельсон, метеоролог армії США, який підтримує місію. «Хорошим показником є ​​Bonneville Speed ​​Week, щорічна гоночна подія в серпні». Оскільки все пройшло без сучка, «напевно, у нас все гаразд».

На підтримку місії OSIRIS-REx команда розгорне метеорологічні кулі за кілька днів до приземлення. Одноразові повітряні кулі злітають на висоту близько 18 288 метрів — приблизно вдвічі вище, ніж літає комерційний літак. Піднімаючись зі швидкістю 5,5 м за секунду, вони передають дані про температуру, вологість, тиск і вітер, перш ніж піднятися високо в атмосферу. Місія використовуватиме ці спостереження, щоб оцінити ймовірне місце посадки на полігоні.

Як відбуватиметься доставка

Останній етап довгої подорожі капсули почнеться, коли вона відділиться від космічного корабля OSIRIS-REx, а потім увійде в атмосферу Землі над Західним узбережжям приблизно через чотири години. Подорожуючи на гіперзвуковій швидкості, капсула вагою приблизно 100 фунтів (45 кг) покладається на захисну систему входу, яка включає тепловий екран, виготовлений з легкого абляційного матеріалу, винайденого в дослідницькому центрі Еймса НАСА в Кремнієвій долині Каліфорнії та розробленого для витримування екстремальних температур.

Радар і інфрачервоні системи стеження будуть стежити за капсулою під час спуску. Коли він летить на схід вранці 24 вересня, кілька літаків, у тому числі висотний дослідницький літак WB-57 з Космічного центру Джонсона NASA в Х’юстоні, відстежуватимуть його подорож за допомогою візуальних і тепловізійних систем.

Капсула рухатиметься зі швидкістю близько 1850 км/год, коли вона розгорне свій гальмівний парашут над навчальним діапазоном. Круглий основний парашут відкривається ближче до землі, щоб пом’якшити приземлення. На відміну від інших конструкцій, круглу форму менш імовірно підхопить вітерець, що збільшує опір і стабільність під час опускання капсули. Це зменшує ймовірність його збиття з курсу, що може ускладнити його пошук на землі.

Після того, як він торкнеться землі та буде знайдений спеціалізованою командою, зразок буде переміщено до спеціальної лабораторії в Джонсоні, де він буде збережений і вивчений. Історична посадка також буде вивчена, щоб інформувати про майбутні поставки в космос. 

«Ми не прогнозуємо нічого такого, що зазвичай не прогнозуємо, але цієї осені на наш маленький куточок пустелі буде звернуто багато уваги», — зазначив Нельсон. «Це трохи більше тиску, ніж зазвичай».

Про програму

Центр космічних польотів імені Годдарда НАСА в Грінбелті, штат Меріленд, забезпечує загальне управління місією, системну інженерію, а також безпеку та гарантію місії для OSIRIS-REx. Данте Лауретта з Університету Арізони, Тусон, є головним дослідником. Університет очолює наукову групу та планує наукові спостереження та обробку даних місії. Локхід Мартін Спейс у Літлтоні, штат Колорадо, побудував космічний корабель і забезпечує польоти. Goddard і KinetX Aerospace відповідають за навігацію космічного корабля OSIRIS-REx. Керування OSIRIS-REx, включаючи обробку зразка, коли він прибуде на Землю, відбуватиметься в Космічному центрі Джонсона NASA в Х’юстоні. Міжнародне партнерство в рамках цієї місії включає інструмент OSIRIS-REx Laser Altimeter від CSA (Канадського космічного агентства) і наукову співпрацю з JAXA (Японське агентство аерокосмічних досліджень) Hayabusa2. OSIRIS-REx є третьою місією в програмі NASA New Frontiers, якою керує Центр космічних польотів Маршалла NASA в Хантсвіллі, штат Алабама, для Директорату наукових місій агентства у Вашингтоні.