Cuando la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA descienda hacia la superficie de Bennu el 20 de octubre, Será la primera vez que una misión liderada por Estados Unidos intente recoger una muestra de material prístino de un asteroide. Bennu es probablemente una acumulación extraterrestre de las sobras originales de la formación de nuestro sistema solar.

La misión dirigida por la Universidad de Arizona para tomar muestras de un asteroide a muchos millones de millas de la Tierra es cualquier cosa menos un paseo por la playa. Como una cuestión de hecho, Bennu "no es la playa de arena que esperábamos y estábamos esperando, "dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, durante un evento mediático el 24 de septiembre. Una vez que la nave espacial se acercó y comenzó a enviar las primeras imágenes detalladas de la superficie de Bennu, sorprendió al equipo de la misión y al público por igual al revelar una superficie rocosa llena de cantos rodados del tamaño de una casa.

Desde su llegada el 3 de diciembre, 2018, la nave espacial OSIRIS-REx ha pasado su tiempo volando alrededor del asteroide mientras escaneaba, fotografiando midiendo y estudiando la oscuridad, pila de escombros rocosos debajo, desde lejos al principio, luego de cerca. Usando su instrumento altímetro láser, o OLA, combinado con los datos de las imágenes tomadas con el instrumento PolyCam de la nave espacial, la misión ha producido mapas con un detalle sin precedentes, mejores que los de cualquier cuerpo planetario visitado por una nave espacial. El sitio de muestra principal de la misión, que se encuentra dentro de un cráter llamado Nightingale, fue seleccionado en base a esos mapas.

"Elegimos Nightingale porque, con mucho, tiene el material más detallado de los cuatro candidatos a sitios de muestra, "dijo Dante Lauretta, el investigador principal de la misión y profesor del Laboratorio Planetario y Lunar de Arizona, durante el evento de prensa. "Pasamos a principios de 2020 realizando pases de reconocimiento a baja altitud sobre este sitio, en última instancia, obtener imágenes a aproximadamente un octavo de pulgada por píxel. Básicamente, tenemos imágenes increíblemente detalladas que cubren todo el cráter, y contamos todas esas rocas ".

Poco antes de las 11 a.m., hora de Arizona, el 20 de octubre, Los propulsores de la nave espacial se dispararán y empujarán suavemente OSIRIS-REx fuera de su órbita alrededor de Bennu y lo conducirán hacia la superficie rugosa. Esa quema pondrá en marcha una secuencia de eventos que ha sido planificada meticulosamente por el equipo de la misión.

¿Qué sucede si todo sale según lo planeado? ¿Y si no es así?

Una vez que la nave espacial ha iniciado el descenso hacia su objetivo, se basará en lo que el equipo de la misión llama un "mapa de peligro", una representación detallada de las áreas dentro del sitio de la muestra que pueden presentar un riesgo para la nave espacial debido a la presencia de rocas grandes o terreno irregular.

Justo antes de tocar la superficie, la nave espacial comparará las imágenes de una de sus cámaras con el mapa de peligro almacenado en la memoria de la nave espacial. Si la trayectoria de descenso da como resultado que la nave espacial aterrice en un lugar potencialmente inseguro, el sistema haría que la nave espacial retrocediera automáticamente, un escenario que tiene una probabilidad de menos del 6% basado en simulaciones.

Si todo va bien, la nave espacial ampliará su mecanismo de adquisición de muestras Touch-and-Go, o TAGSAM, que está suspendido en la punta de un brazo de 11 pies de largo. Con reminiscencias de un filtro de aire utilizado en un automóvil antiguo, está diseñado para recolectar material de grano fino, pero es capaz de ingerir material hasta aproximadamente tres cuartos de pulgada.

La muestra se recolectará durante una maniobra de "tocar y listo", o TAG, durante el cual el cabezal de muestreo entrará en contacto con la superficie de Bennu durante unos 10 segundos. Cuando la nave espacial detecta contacto, disparará una de las tres botellas de gas nitrógeno, y muy parecido a una aspiradora inversa, agitar el material de la superficie, llamado regolito, dentro del cabezal del muestreador, antes de que la nave espacial retroceda.

Como respaldo, el cabezal de muestreo cuenta con una serie de pequeños discos diseñados para recoger polvo como almohadillas adhesivas, en caso de que algo saliera mal con el proceso de muestreo a gas.

El equipo examinará las imágenes tomadas por la cámara de muestreo de la nave espacial, o SamCam, del cabezal de muestreo cuando entra en contacto con la superficie. SamCam es una de las tres cámaras a bordo de la nave espacial que se construyeron en UArizona.

"Podremos saber si estamos inclinados, si el gas estalla hacia un lado, si el material estaba suficientemente agitado, ", Dijo Lauretta." También tendremos una muy buena indicación de la ubicación exacta en Nightingale donde hicimos contacto y podemos comparar eso con nuestro mapa de muestrabilidad, para evaluar si aterrizamos en una zona donde hay abundante material de muestreo o en una de las ubicaciones más rocosas ".

SamCam también podrá tomar imágenes del cabezal de muestreo después de que la nave espacial haya abandonado el cráter Nightingale y esté a una distancia segura del asteroide. Debido a que el cabezal de muestreo está montado en una articulación de muñeca, el equipo podrá examinarlo en diferentes orientaciones en relación con el sol y la cámara de muestreo. El equipo también verá polvo o material en cualquier otra área del TAGSAM, en el brazo o en la manta sobre las bombonas de gas, Lauretta explicó.

"Esto nos dirá si movimos suficiente material cuando hicimos contacto, y tal vez, Solo tal vez, podremos ver algunas de las partículas en el interior de TAGSAM, si las partículas están en el lugar correcto dentro de la cabeza y si obtenemos las condiciones de iluminación adecuadas ".

Después de TAG, Luego, el equipo pasará una semana evaluando cuánta muestra se tomó. Utilizará varios métodos para estimar la cantidad de muestra, comenzando con la obtención de imágenes del cabezal de recolección de muestras para una inspección visual. El equipo también realizará comprobaciones de la nave espacial y los instrumentos para verificar que no se hayan degradado.

Una pirueta en el espacio

Próximo, la nave espacial está preparada para realizar una maniobra diseñada para dar a los científicos en tierra una estimación de la cantidad de muestra recolectada. Con su brazo de muestreo extendido, girará lentamente alrededor de un eje perpendicular a TAGSAM para medir el cambio de masa atribuible a la muestra recolectada en comparación con una medición anterior tomada con el cabezal de muestreo vacío.

Debido a la incertidumbre en la técnica, el resultado de la medición debe exceder la masa de muestra requerida para tener una alta confianza en la presencia de una muestra adecuada.

"Buscaremos un 90% de probabilidad de que tengamos 60 gramos reales o más, "Lauretta dijo." Cualquier cosa por debajo de eso, tendremos conversaciones con la NASA para evaluar el estado de la nave espacial, su capacidad para buscar un segundo TAG, y decidir si queremos volver con lo que tenemos o hacer un segundo intento de TAG ".

La nave espacial puede realizar múltiples intentos de muestreo, ya que está equipado con tres botellas de gas nitrógeno. Por ejemplo, si aterrizara en un lugar seguro pero no obtuviera una buena muestra, el equipo ha desarrollado medidas de contingencia para garantizar que la misión aún cumpla con su objetivo científico principal:recolectar al menos 60 gramos (poco menos de 2 onzas) de material de la superficie y devolverlo a la Tierra.

"En caso de que se tome la decisión, debemos volver a entrar, tenemos que volver a poner la nave espacial en órbita y realizar una serie de quemaduras para alinear su posición en órbita para el próximo intento de etiqueta, "dijo Mike Moreau, subdirector de proyectos en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Maryland.

Si bien Nightingale fue identificado como el mejor lugar para obtener una muestra de todo Bennu, todavía presenta muchos desafíos, Lauretta dijo.

"Con mucho, el resultado más probable que tendremos el 20 de octubre es que contactaremos con la superficie y salimos con una muestra grande que excede nuestros requisitos. Pero Bennu ya nos ha lanzado varias bolas curvas, por eso estamos completamente preparados para etiquetar en Osprey (el sitio de respaldo) si es necesario, " él dijo.

Una vez que se toma la decisión de guardar la muestra, el equipo procederá a colocar la cabeza dentro de la cápsula de retorno de muestra y sellarla para regresar a la Tierra en 2023. Y cuando llegue ese momento, lo más probable es que recupere incluso más del mínimo de 60 gramos, ya que TAGSAM fue diseñado para capturar al menos 150 gramos, y en condiciones óptimas hasta 4 libras, suficiente para mantener ocupadas a generaciones de investigadores en los laboratorios de la Tierra.