OSIRIS-REx rumfartøj giver indsigt i asteroiden Bennus fremtidige kredsløb

I en undersøgelse offentliggjort onsdag, NASA-forskere brugte præcisionssporingsdata fra agenturets Origins, Spektral fortolkning, Ressourceidentifikation, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx) rumfartøj for bedre at forstå bevægelser af den potentielt farlige asteroide Bennu gennem år 2300, betydeligt reducere usikkerheden relateret til dets fremtidige kredsløb, og forbedring af videnskabsmænds evne til at bestemme den samlede sandsynlighed for påvirkning og forudsige kredsløb for andre asteroider.

Studiet, med titlen "Ephemeris and hazard assessment for near-earth asteroid (101955) Bennu baseret på OSIRIS-REx data, " blev offentliggjort i tidsskriftet Icarus .

"NASA's Planetary Defense-mission er at finde og overvåge asteroider og kometer, der kan komme nær Jorden og kan udgøre en fare for vores planet, " sagde Kelly Fast, programleder for Near-Earth Object Observations Program ved NASAs hovedkvarter i Washington. "Vi udfører denne bestræbelse gennem fortsatte astronomiske undersøgelser, der indsamler data for at opdage tidligere ukendte objekter og forfine vores kredsløbsmodeller til dem. OSIRIS-REx-missionen har givet en ekstraordinær mulighed for at forfine og teste disse modeller, hjælper os med bedre at forudsige, hvor Bennu vil være, når den nærmer sig Jorden mere end et århundrede fra nu."

I 2135, asteroide Bennu vil nærme sig Jorden. Selvom det nær-jordiske objekt ikke vil udgøre en fare for vores planet på det tidspunkt, videnskabsmænd skal forstå Bennus nøjagtige bane under det møde for at forudsige, hvordan Jordens tyngdekraft vil ændre asteroidens vej rundt om Solen - og påvirke faren for jordpåvirkning.

Ved at bruge NASAs Deep Space Network og avancerede computermodeller, forskere var i stand til at reducere usikkerheden i Bennus kredsløb markant, at bestemme dens samlede virkningssandsynlighed gennem år 2300 er omkring 1 ud af 1, 750 (eller 0,057%). Forskerne var også i stand til at identificere 24. september, 2182, som den mest betydningsfulde enkeltdato med hensyn til en potentiel påvirkning, med en indvirkningssandsynlighed på 1 ud af 2, 700 (eller ca. 0,037%).

Selvom chancerne for at den rammer Jorden er meget lave, Bennu er fortsat en af ​​de to mest farlige kendte asteroider i vores solsystem, sammen med en anden asteroide kaldet 1950 DA.

Inden du forlader Bennu 10. maj, 2021, OSIRIS-REx tilbragte mere end to år i umiddelbar nærhed af asteroiden, indsamle information om dens størrelse (den er omkring en tredjedel af en mile, eller 500 meter, bred), form, masse, og sammensætning, mens du overvåger dets spin og orbitale bane. Rumfartøjet tog også en prøve af sten og støv op fra asteroidens overflade, som den vil levere til Jorden den 24. september, 2023, til yderligere videnskabelig undersøgelse.

"OSIRIS-REx-dataene giver os så meget mere præcis information, vi kan teste grænserne for vores modeller og beregne Bennus fremtidige bane med en meget høj grad af sikkerhed gennem 2135, " sagde studieleder Davide Farnocchia, fra Center for Near Earth Object Studies (CNEOS), som administreres af NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. "Vi har aldrig modelleret en asteroides bane til denne præcision før."

Gravitationsnøglehuller

Præcisionsmålingerne på Bennu hjælper til bedre at bestemme, hvordan asteroidens kredsløb vil udvikle sig over tid, og om den vil passere gennem et "tyngdekraftsnøglehul" under dens 2135 tætte tilgang. Disse nøglehuller er områder i rummet, der ville sætte Bennu på en vej mod et fremtidigt nedslag med Jorden, hvis asteroiden skulle passere gennem dem på bestemte tidspunkter, på grund af effekten af ​​Jordens tyngdekraft.

For at beregne præcis, hvor asteroiden vil være i løbet af dens 2135 tætte tilgang - og om den kan passere gennem et gravitationsnøglehul - evaluerede Farnocchia og hans team forskellige typer små kræfter, der kan påvirke asteroiden, når den kredser om Solen. Selv den mindste kraft kan betydeligt afbøje sin banebane over tid, får den til at passere eller helt gå glip af et nøglehul.

Blandt disse kræfter, solens varme spiller en afgørende rolle. Når en asteroide rejser rundt om Solen, sollys opvarmer dens dagside. Fordi asteroiden drejer, den opvarmede overflade vil rotere væk og køle ned, når den kommer ind på natsiden. Når det afkøles, overfladen frigiver infrarød energi, som genererer en lille mængde stød på asteroiden - et fænomen kaldet Yarkovsky-effekten. Over korte tidsrammer, denne fremdrift er minimal, men over lange perioder, effekten på asteroidens position bygges op og kan spille en væsentlig rolle i at ændre en asteroides vej.

"Yarkovsky-effekten vil virke på alle asteroider af alle størrelser, og mens det er blevet målt for en lille del af asteroidepopulationen langvejs fra, OSIRIS-REx gav os den første mulighed for at måle det i detaljer, mens Bennu rejste rundt om Solen, " sagde Steve Chesley, seniorforsker ved JPL og studiemedforsker. "Effekten på Bennu svarer til vægten af ​​tre druer, der konstant virker på asteroiden - lille, Ja, men betydningsfuldt, når man skal bestemme Bennus fremtidige påvirkningsmuligheder i de kommende årtier og århundreder."

Holdet overvejede også mange andre foruroligende kræfter, inklusive solens tyngdekraft, planeterne, deres måner, og mere end 300 andre asteroider, luftmodstanden forårsaget af interplanetarisk støv, trykket fra solvinden, og Bennus partikeludstødningsbegivenheder. Forskerne evaluerede endda den kraft OSIRIS-REx udøvede, da de udførte sin Touch-And-Go (TAG) prøveindsamlingsbegivenhed 20. oktober, 2020, for at se om det måske har ændret Bennus bane lidt, i sidste ende bekræfter tidligere skøn om, at TAG-hændelsen havde en ubetydelig effekt.

"Den kraft, der blev udøvet på Bennus overflade under TAG-begivenheden var lille, selv i sammenligning med virkningerne af andre små kræfter, der blev betragtet, " sagde Rich Burns, OSIRIS-REx projektleder ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "TAG ændrede ikke Bennus sandsynlighed for at påvirke Jorden."

Lille risiko, kæmpe gevinst

Selvom en påvirkningssandsynlighed på 0,057 % gennem år 2300 og en påvirkningssandsynlighed på 0,037 % den 24. september, 2182, er lave, denne undersøgelse fremhæver den afgørende rolle, som OSIRIS-REx-operationer spillede for netop at karakterisere Bennus kredsløb.

"Orbitaldataene fra denne mission hjalp os med bedre at værdsætte Bennus påvirkningsmuligheder i løbet af de næste par århundreder og vores overordnede forståelse af potentielt farlige asteroider - et utroligt resultat, " sagde Dante Lauretta, OSIRIS-REx hovedefterforsker og professor ved University of Arizona. "Rumfartøjet vender nu hjem, bærer en dyrebar prøve fra dette fascinerende ældgamle objekt, der vil hjælpe os med bedre at forstå ikke kun solsystemets historie, men også sollysets rolle i at ændre Bennus kredsløb, da vi vil måle asteroidens termiske egenskaber på hidtil usete skalaer i laboratorier på Jorden."

Mere om OSIRIS-REx

Goddard sørger for overordnet missionsledelse, systemudvikling og sikkerheds- og missionsgarantien for OSIRIS-REx. Lauretta er den primære efterforsker, og University of Arizona leder også videnskabsteamet og missionens videnskabelige observationsplanlægning og databehandling. Lockheed Martin Space Systems i Denver byggede rumfartøjet og leverer flyveoperationer. Goddard og KinetX Aerospace i Tempe, Arizona er ansvarlige for at navigere OSIRIS-REx rumfartøjet. OSIRIS-REx er den tredje mission i NASAs New Frontiers Program. NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, administrerer agenturets New Frontiers Program for agenturets Science Mission Directorate i Washington.