Rumsonden OSIRIS-REX har rejst syv år i rummet - og snart flyver den forbi Jorden for at sende sine prøver fra asteroiden Bennu, inden den fortsætter mod en anden asteroide.
Rumsonden OSIRIS-REX har rejst syv år i rummet - og snart flyver den forbi Jorden for at sende sine prøver fra asteroiden Bennu, inden den fortsætter mod en anden asteroide.
Søndag 24. september flyver rumsonden OSIRIS-REX forbi Jorden efter en syv år lang rejse i rummet, der har ført sonden til den lille asteroide Bennu, hvor der blev indsamlet prøver fra overfladen, og nu altså tilbage til Jorden.
Prøverne fra Bennu skal landsættes i en ørken i staten Utah med en særlig kapsel, der sendes ned gennem atmosfæren, når OSIRIS-REX flyver forbi Jorden i en afstand på bare 250 km.
Men hermed slutter rejsen ikke, for rumsonden fortsætter mod en anden asteroide Apophis. Denne rejse vil vare næsten 6 år frem til 2029, og på det tidspunkt er det helt sikkert, at den lille, kun 350 meter store asteroide vil blive omtalt i pressen.
I april 2029 flyver Apophis nemlig forbi Jorden i en afstand på bare 30.000 km. Det er mindre end afstanden til de geostationære satellitter 36.000 km over ækvator.
Det er helt sikkert, at Apophis ikke vil ramme Jorden, men at vi her i Europa får en helt enestående mulighed for med det blotte øje at se en 350 meter stor asteroide passere hen over himlen som en middelklar stjerne.
Aphophis vil efter denne korte forbiflyvning igen forsvinde ud i rummet, men nu vil asteroiden blive nøje fulgt af OSIRIS-REX i mindst 18 måneder.
Vi vil få en masse gode billeder, men for de fleste vil fredag 13. april 2029 nok blive en påmindelse om, at sammenstød med en asteroide er noget, vi skal tage alvorligt. Der er jo mange andre asteroider ude i rummet end Apophis.
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I mere end 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Bennu er en af de mange små asteroider, som har baner tæt på Jordens bane, og i princippet kan
den godt ramme Jorden, selv om vi skulle være sikre de næste 300 år.
Men grunden til, at Bennu har fået besøg af en rumsonde, er ikke så meget den meget lille risiko for et sammenstød, men i stedet muligheden for at indsamle prøver fra en asteroide – prøver, som kan lære os meget om Solsystemets historie og udvikling.
Atlas-raketten sendte OSIRIS-REX ind i en bane om Solen, som over en periode på mere end to år bragte den ind i samme bane som Bennu – en ikke helt let opgave, fordi Bennus bane hælder hele 6 grader mod Jordbanes plan, ekliptika. Det betyder, at rumsondens bane skal drejes, så dem får samme hældning som Bennu – og det kræver brændstof.
Det sparede man dog ved at lade OSIRIS-REX flyve tæt forbi Jorden i september 2017 og så lade Jordens tyngdekraft ganske gratis ændre banen. Men eksemplet viser, hvor svært det egentlig er at flyve i Solsystemet, når man ikke har ubegrænsede mængder af brændstof.
Og så omsider, i december 2018, efter en rejse på mere end to år, nåede OSIRIS-REX frem til Bennu, hvor den kunne begynde at kortlægge den kun 490 meter store asteroide, og allerede de første nærbilleder overraskede astronomerne.
OSIRIS-REX er blot en i rækken af store rumsonder, som USA med mellemrum sender ud i Solsystemet.
Navnet står for ‘Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer’, som løst sagt betyder, at rumsonden skal studere oprindelsen af Bennu, og at det skal ske ved at tage spektre af overfladen, så man kan se, hvilke ressourcer der er.
Det er uklart, hvad Security står for, men der er jo på meget lang sigt en mulighed for, at vi får Bennu i hovedet – det er en sikkerhedsrisiko, vi bedre kan vurdere ved at observere Bennu og se på de kræfter, der påvirker banen.
Ordet Regolith er navnet på de mere eller mindre knuste klipper, der ligger på overfladen af alle små kloder- også vores egen måne.
OSIRIS-REX vejer 2,1 ton, hvoraf de 880 kg er brændstof – der skal trods alt foretages en del manøvrer og kursændringer. Det er en ret stor rumsonde på 2,44 x 2,44 x 3,15 meter, og dens solceller kan levere en effekt på op til 3 kW.
Hovedinstrumentet er den over 3 meter lange robotarm TAGSAM (Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism), som blev brugt til at række helt ned ned til overfladen for at indsamle prøver. TAGSAM vil også være aktiv på Apophis.
Men der er også mange andre instrumenter - her er listen:
På grund af Bennus lille størrelse, og dermed næsten ingen tyngdekraft, havde man ventet en overflade med kun få sten – en antagelse, der blev støttet af radarmålinger fra Jorden.
Men Bennu havde åbenbart ikke læst lærebøgerne, for hele overfladen var fuld af store og små sten. Den største sten er på 58 meter, og det er helt enormt sammenlignet med asteroidens størrelse.
Hvis Mount Everest skulle have en tilsvarende størrelse i forhold til Jordens diameter, skulle bjerget være godt 700 km højt!
Man havde håbet på, at der var et godt fladt område med en radius på mindst 25 meter, hvor OSIRIS-REX kunne dykke ned og opsamle nogle prøver – men det kunne man slet ikke finde på de første billeder, og der blev brugt lang tid på at finde nogle mulige landingssteder.
NASA-videoen herunder viser en flyvning hen over Bennu med fantastiske billeder af de mange store og små sten.
Men det var ikke den eneste overraskelse. Man opdagede også, at der er udbrud, hvor Bennu slynger partikler ud i rummet. Nogle partikler forsvinder bare ud i rummet, hvilket ikke er så mærkeligt på grund af den ringe tyngdekraft – andre går kortvarigt i bane om Bennu, inden de falder ned igen. Partiklerne kan have en størrelse på op til 10 cm, og man forsker stadig i hvad der skaber disse udbrud.
En af de mulige forklaringer kan være, at målinger fra OSIRIS-REX viser, at nogle af mineralerne på Bennu indeholder vand, og at der inde i asteroiden kan være mange millioner ton vand bundet i klipper.
Fordampning af vand kan skabe det tryk, som så slynger partikler bort fra Bennu. Når de indsamlede partikler fra Bennu bliver analyseret her på Jorden, vil man naturligvis lede efter spor af vand.
Der er en grund til at udforske asteroider som Bennu. Her kan vi nemlig finde noget af det ældste materiale i Solsystemet – helt tilbage fra det blev dannet for 4,6 milliarder år siden. Det er nemlig sandsynligt, at de første kloder, der blev dannet, var små asteroider.
Ved sammenstød er de så vokset til de planeter, vi kender, men på planeterne er det oprindelige materiale omdannet ved geologiske processer som vulkanisme. Sådanne geologiske processer findes ikke på asteroiderne.
Målinger fra OSIRIS-REX tyder på, at Bennu oprindelig var en del af en større asteroide med en diameter på 100-200 km. Denne store asteroide blev dog slået i stykker ved et sammenstød, og et af stykkerne er Bennu. Asteroider er dog den bedste mulighed, vi har for at komme tæt på det oprindelige ’byggemateriale’ for Solsystemets nuværende planeter.
Mange asteroider består sandsynligvis af en mængde store sten, som kun løseligt er holdt sammen af en svag tyngdekraft – og det er sandsynligvis sådan, Bennu er opbygget. Asteroider af denne type kaldes for ’Rubble Pile’ (grusbunke) asteroider.
At Bennu ikke er en stor klippeblok blev bekræftet af data fra indsamlingen af prøver fra overfladen.
OSIRIS-REX ville nemlig være sunket ned i Bennu, hvis den ikke havde affyret sine raketter for at bakke væk, umiddelbart efter at den havde grebet støv og sten fra asteroidens overflade.
Det viser sig, at partiklerne, der udgør Bennus ydre, er så løst pakket og så let bundet til hinanden, at hvis en astronaut skulle gå på Bennu, ville han føle meget lidt modstand – næsten som at træde ned en bunke af plastikbolde, som vi jo kender fra legeområder for børn.
Det er klart, at geologerne er meget interesserede i at kunne analysere prøverne fra Bennu, fordi de stammer fra materiale, der blev dannet i de tidligste dage af Solsystemet, måske endda før Jorden blev dannet.
En central del af analysen kommer til at sammenligne prøverne fra Bennu med de japanske prøver fra asteroiden Ryugu, som blev bragt tilbage til Jorden i december 2020 af rumsonden Hayabusa 2. Her fik man omkring fem gram stof, og i 2021 kom så de første analyser.
De viste, at materialet fra Ryugu indeholder tusindvis af forskellige kulstofbaserede molekyler (organiske molekyler). Blandt disse molekyler er aminosyrer og aromatiske kulbrinter. Andre mineraler fundet i asteroiden kan kun være dannet i nærvær af vand.
Sammensætningen af Ryugu ligner andre kulstofbaserede meteoritter, der er blevet fundet på Jorden. Det unikke ved Ryugu-prøverne er, at de ikke som meteoritter er blevet ændret af varme, da de kom gennem Jordens atmosfære, eller af kemiske, biologiske eller fysiske processer på Jordens overflade. Ofte ligger meteoritter jo på Jorden i lang tid, før de bliver fundet og analyseret, og det giver et ganske alvorligt forureningsproblem.
Lige fra sin dannelse er Jorden blevet ramt af store og små asteroider. Materialer fra disse asteroider har haft betydning for, hvordan vores planet udviklede sig.
Et af de spørgsmål, man gerne vil have afklaret, er, hvilken rolle vand fra asteroider har haft for dannelsen af havene. Et andet vigtigt spørgsmål er, om organiske stoffer fra asteroider har spillet en rolle for, hvornår og hvordan livet er opstået på Jorden.
Der skulle gå næsten to år, fra OSIRIS-REX ankom til Bennu, og til man var klar til at indsamle de kostbare prøver, som skulle med tilbage til Jorden.
I meget af denne tid havde OSIRIS-REX tålmodigt kredset i lav højde over den lille asteroide for at finde nogle egnede steder.
Man endte efter mange måneder med fire kandidater, der hver fik navn efter en fugl.
Ingen af dem var særligt egnede, men man endte med det sted, der hed ’Nightinggale’, altså Nattergalen, men det var kun 16 meter stort, så man skulle navigere meget præcist.
De tre andre områder hedder Isfugl, Fiskeørn og Mudderklire (Sandpiper) – men stederne har nu ikke meget med fugle at gøre. De er udvalgt, fordi der i et meget lille område er færre sten end alle andre steder, men også, fordi der her er mulighed for at finde kulstofholdige stoffer, måske med organiske molekyler og hydrerede mineraler, der er dannet under påvirkning af vand.
Nightinggale var det bedste sted, man kunne finde, og i oktober 2020 begyndte OSIRIS-REX så en meget forsigtig og langvarig manøvre for at indsamle prøver. Den eneste hjælp, man havde, var den næsten ikke eksisterende tyngdekraft på 6 mikro g, der betød at man bogstavelig talt ikke skulle bruge brændstof for at holde OSIRIS-REX svævende over et bestemt sted.
Det begyndte med, at OSIRIS-REX foldede en 3,3 meter lang arm ud – det var den, som skulle indsamle prøverne. Ganske langsomt blev sonden først dirigeret til et punkt 125 meter over overfladen og derefter forbi en stor sten på størrelse med et to-etagers hus kaldet Mount Doom.
Så endelig var vejen til Nightinggale fri. Nu blev højden så igen sænket, så armen kunne nå ned til overfladen.
Det næste var i princippet simpelt. Man blæste simpelthen kvælstof ned, som så fik hvirvlet støv så højt op, at noget faldt ned i en beholder, man meget snedigt havde anbragt på armen.
Manøvren blev kaldt ’Touch-And-Go’ - eller blot 'TAG' på NASA-sprog. Man ved ikke præcist, hvor meget støv der blev indsamlet, men det er mindst 60 gram og muligvis meget mere. Der blev i hvert fald indsamlet så meget, at man havde problemer med at lukke låget til beholderen med prøverne.
Resten var ren teknik – folde armen ind og overføre prøverne til den kapsel, som nu skal lande i
Utah.
OSIRIS-REX forlod først Bennu 10. maj 2021, og den skal landsætte kapslen med prøver i Utah 24. september. Det betyder, at rejsen hjem har taget over to år, og at der er gået syv år, siden rumsonden blev opsendt.
OSIRIS-REX flyver forbi Jorden i en afstand på bare 250 km, når kapslen frigøres. Kapslen rammer atmosfæren med en fart på 43.000 km i timen, og man regner med, at varmeskjoldet når op på en temperatur på 2.900 grader. Man ved, at varmeskjoldet blev ramt af en partikel i 2016 eller 2017. Man regner ikke med, at dette sammenstød har skadet varmeskjoldet – men det er jo noget, som vil vise sig i løbet af den 13 minutter lange nedtur.
Den første faldskærm vil blive foldet ud, endnu mens kapslen flyver hurtigere end lyden, og man sigter efter et område, som er 58 km langt og 14 km bredt, i Utahs ørken. Så snart landingen er sket, vil der lette fire helikoptere med forskellige hold specialister.
Således vil et hold tage prøver af jorden og luften på landingsstedet. Disse vil være afgørende senere, hvis man finder de molekylære forløbere til liv i Bennu-prøverne. Ved at sammenligne prøverne fra Bennu med prøverne fra Utahs ørken kan man undersøge, om Bennu-prøverne er blevet forurenet af stof her fra Jorden.
Beholderen med prøverne vil blive fløjet til en hangar og her anbragt i en helt lufttæt beholder fyldt med kvælstof. Derefter flyves de til Houston, men der går 10 dage, før man åbner beholderen, og 11. oktober håber NASA så at kunne præsentere prøverne for offentligheden.
Ikke så snart har OSIRIS-REX afleveret prøverne til Jorden, før den straks sætter kursen mod det næste mål, asteroiden Apophis.
Som nævnt kommer vi til at høre en masse om denne asteroide i 2029, men det er jo heller ikke hver dag, vi kommer så tæt på en asteroide, at vi ligefrem kan se den med det blotte øje.
Den begivenhed fejrer NASA med at omdøbe rumsonden fra OSIRIS-REX til OSIRIS APOPHIS EXPLORER, eller OSIRIS-APEX.
OSIRIS-APEX når først frem til Apophis lige efter forbiflyvningen af Jorden. Men til gengæld er planen så, at rumsonden skal kredse om Apophis i mindst 18 måneder og undersøge den så grundigt, som det overhovedet er muligt.
Desværre er kapslen til indsamling af prøver jo allerede brugt, men OSIRIS, har stadig den 3 meter lange robotarm TAGSAM , der blev brugt til at sænke kapslen ned til overfladen, da Bennu-prøverne skulle hentes.
Der er derfor mulighed for, at OSIRIS-APEX kan bruge TAGSAM til at rode lidt rundt i overfladen, for at se hvor solid den er, hvilket siger noget om opbygningen af asteroiden.
Resultatet kan godt blive meget forskelligt fra Bennu, for Bennu og Apophis er to helt forskellige typer asteroider.
Bennu er en C-type kendetegnet ved et stort indhold af kulstof, mens Apophis er af type S, som består af mineraler, som mere får dem til at ligne store sten. Det drejer sig om metallisk nikkel og jern samt magnesium silikater.
Alene af den grund er den værd at undersøge, og alle data er vigtige, da vi på et eller andet tidspunkt risikerer at få Apophis i hovedet – og så er det godt at vide, hvordan man kan beskytte sig.
Vi er dog så godt som sikre på, at det ikke vil ske de næste 100 år, så med rettidig omhu skulle Apophis ikke blive et problem.
I det hele taget er det ikke de kendte asteroider, som er det største problem. Det er de mange tusinde små asteroider på 100-200 meter, som vi stadig ikke har styr på, og som kan dukke ret uventet op.
Et nedslag af en sådan asteroide er ikke verdens undergang, men kan skabe en ret stor lokal katastrofe med enorme ødelæggelser og mange omkomne. Så den vigtigste del af den rettidige omhu er at finde disse mange små asteroider og få beregnet deres baner, så vi ved, hvilke vi skal passe på.
