OSIRIS-REx spionerer på det mærkelige, vild tyngdekraft af en asteroide

Forskning ledet af University of Colorado Boulder afslører den Alice i Eventyrland-lignende fysik, der styrer tyngdekraften nær overfladen af ​​asteroiden Bennu.

De nye resultater er en del af en række artikler offentliggjort i dag af holdet bag NASA's Origins, Spektral fortolkning, Ressourceidentifikation, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx) mission. Og de kommer kun tre måneder efter OSIRIS-REx første gang mødte Bennu den 3. december, 2018.

Siden da, rumfartøjet har gennemført et par dusin omgange omkring asteroiden, som er omtrent lige så høj som Empire State Building, kredser om Bennu fra en afstand af omkring en mile. Og de tidlige kredsløb giver videnskabsmænd et helt nyt blik på denne mystiske sten, sagde CU Boulders Daniel Scheeres, der leder missionens radiovidenskabsteam.

I forskning, der vises i Natur astronomi , for eksempel, hans hold rapporterer massen af ​​den asteroide:respektable 73 milliarder kilo.

Men Scheeres og hans kolleger arbejder også på at udvikle et kort over asteroidens tyngdekraft. Deres resultater tyder på, at Bennu eksisterer i en delikat balance mellem to konkurrerende kræfter, resultatet af asteroidens vilde spin. Bennu gennemfører en fuld omdrejning cirka en gang hver fjerde time.

Og, Scheeres sagde, disse kræfter kan spille en vigtig rolle i asteroidens langsigtede udvikling - og potentielle død.

"Når du snurrer denne fyr op, du skaber en konkurrence mellem tyngdekraften, der holder dig nede, og centrifugalaccelerationen, som forsøger at kaste dig af, " sagde Scheeres, fremtrædende professor i Ann og H.J. Smead Department of Aerospace Engineering Sciences, der leder missionens radiovidenskabsteam.

For at studere disse kræfter, Scheeres og hans kolleger bruger OSIRIS-REx's navigationsinstrumenter til at måle det minut, som asteroiden udøver på rumfartøjet.

Og de gravede mere op, end de havde forventet. Ud fra gruppens beregninger, regionen omkring Bennus ækvator er fanget i et gravitationstræk kaldet en roterende Roche-lap – noget som videnskabsmænd endnu ikke tydeligt havde observeret på en asteroide.

I praksis, den funktion bliver mærkelig. Hvis du stod inden for grænserne af Bennus Roche-lap og gled på en bananskræl, for eksempel, der ville ikke ske meget - du ville blive fanget af lappen og falde tilbage til overfladen.

"Men hvis du var uden for Roche-lappen og gled på en bananskræl, du ville rulle mod ækvator, " sagde Scheeres. "Og du kunne få nok energi, så du ville rulle ud af ækvator og måske op i kredsløb og derefter ud i rummet."

Det lyder som den slags miljø, som Lewis Carroll kunne sætte pris på. Men det har også betydning for Bennus levetid, han tilføjede.

Det skyldes, at stråling fra solen får Bennu til at spinde hurtigere og hurtigere over tid. Og efterhånden som asteroidens hvirvlen øger farten, dens Roche-lap kan også krympe, sammen med de kræfter, der holder Bennu sammen.

"I takt med at Roche-loben indsnævres længere og længere omkring ækvator, det bliver lettere og lettere for denne asteroide at miste materiale, " sagde Scheeres. "Indtil videre, at materialet er blevet fanget af tyngdekraften, men på et tidspunkt hvis asteroiden bliver ved med at dreje hurtigere, så falder du ned af klippen."

Med andre ord, Bennu kunne være i gang med at spinde sig selv ind i glemslen.

Forståelse af disse fysiske spørgsmål for at fremme OSIRIS-REx's videnskabelige mission, også, sagde Jay McMahon, en adjunkt i rumfartsteknik og medforfatter til det nye studie.

Han forklarede, at i 2020, missionsforskere vil skubbe OSIRIS-REx til inden for få fod fra Bennu, bruge rumfartøjets tilbagetrækkelige arm til at indsamle en prøve af materiale fra overfladen. Og for at gøre det sikkert, de bliver nødt til at kende klippens fysik ud og ind.

"Du skal kende gravitationsfeltet for rumfartøjsoperationer, virkelig for at muliggøre al den anden videnskab, " sagde McMahon.

"Når du skal til en ny verden, du har en ide om hvordan det kan se ud " sagde Scheeres. "Så går du faktisk derhen, og du kan begynde at sammenligne, hvordan du troede, det kunne se ud med virkeligheden."