وستطلق مركبة OSIRIS-REx التابعة لناسا كبسولة عينة الكويكب في سبتمبر من هذا العام، بهدف الهبوط في صحراء سولت ليك الكبرى، والفريق جاهز لمواجهة التحديات أثناء هبوطه وتعافيه. في شهر سبتمبر/أيلول المقبل، وبعد السفر لمسافة مليار ميل عبر النظام الشمسي، ستقوم المركبة الفضائية OSIRIS-REx التابعة لناسا بإجراء تحليق استثنائي حول الأرض. وأثناء مرورها، ستطلق كبسولة بحجم ثلاجة صغيرة تحتوي على عينات من الصخور الفضائية الأصلية التي تم جمعها من الكويكبات الواقعة بين مداري الأرض والمريخ.
جمعت OSIRIS-REx عينة تزن نصف رطل من سطح الكويكب بينو في أكتوبر 2020. وستهبط كبسولة عودة العينات الخاصة بالمهمة بمساعدة مظلة في 24 سبتمبر، تمامًا مثل نموذج التدريب الموضح في اختبار 30 أغسطس في نطاق الاختبار والتدريب التابع لوزارة الدفاع في يوتا في الصحراء خارج سولت ليك سيتي. حقوق الصورة: ناسا/كيجان باربر
OSIRIS-REx - الأصول والتفسير الطيفي وتحديد الموارد والأمن - مستكشف Regolith - هي أول مهمة أمريكية لجمع عينات من كويكب. ويأمل العلماء أن توفر المادة الخام التي جمعها من الكويكب بينو في عام 2020 - حوالي نصف رطل من الحطام والغبار من سطح الكويكب - نافذة على متى تشكلت الشمس والكواكب قبل 4.5 مليار سنة.
تحديات البدء والتحضير
وحتى ذلك الحين، ستتحمل الغرفة الواقية للعينة ضعف درجة حرارة الحمم البركانية وثاني أسرع سرعة على الإطلاق لجسم من صنع الإنسان يدخل الغلاف الجوي للأرض. وبعد دخول الغلاف الجوي للأرض بسرعة تبلغ حوالي 36 ضعف سرعة الصوت، قد تواجه الكبسولة في نهاية المطاف الرياح والأمطار وغيرها من الظروف الجوية عند اقترابها من السطح. ومهما كانت حالة الطقس، فسوف تهبط في صحراء بحيرة سولت ليك الكبرى، وهي أرض قاحلة معروفة بدرجات حرارة الصيف الحارة ومسطحاتها الملحية، وبقايا قيعان البحيرات القديمة المغطاة برواسب الملح القشرية.
في حين أن الكثير من التركيز سيكون على الجوانب الفنية للمركبة الفضائية ووحدة الهبوط، فإن فرق العلماء وخبراء الأرصاد الجوية ستراقب أيضًا الطقس عن كثب، مما قد يؤثر بشكل كبير على استعادة وحدة الهبوط.
OSIRIS-REx هي أول مهمة لناسا لإعادة عينات من الكويكبات. تم إطلاقه في سبتمبر 2016، وانطلق في رحلة لاستكشاف كويكب قريب من الأرض يسمى بينو. وستحدث النهاية المثيرة للمهمة في 24 سبتمبر 2023، عندما تهبط الكبسولة التي تحتوي على عينات بينو في صحراء يوتا الغربية. المصدر: ناسا
قال إريك كوين، مهندس أبحاث في فريق الدخول والهبوط والهبوط (EDL) في مركز لانغلي للأبحاث التابع لناسا في هامبتون، فيرجينيا: "قبل سبع سنوات، قبل إطلاقنا، كان لا بد من تصميم الكبسولة لتتناسب مع جميع الظروف الجوية التي اعتقدنا أن يوتا ستواجهها في سبتمبر".
وقال مارك جونسون، رئيس تحليلات شركة كهرباء لبنان في شركة لوكهيد مارتن في ليتلتون بولاية كولورادو، إنه في حين أن الكبسولة القوية مصممة لتكون مقاومة لأشياء مثل البرق والجليد، فإن "الرياح ربما تكون مصدر قلقنا الأكبر في كل مرة تهبط فيها تحت المظلة". وذلك لأن سرعة الرياح واتجاهها يمكن أن تؤثر على مكان هبوط الكبسولة على الهدف الذي يبلغ طوله 36 ميلاً في 8.5 ميل (58 كيلومترًا في 14 كيلومترًا) في نطاق الاختبار والتدريب التابع لوزارة الدفاع جنوب غرب سولت ليك سيتي.
الظروف الصحراوية وتخطيط الترميم
وقال كينيث جيتزاندانر، رئيس ديناميكيات طيران OSIRIS-REx، إن منطقة الهبوط تعتبر "منطقة آمنة وخاضعة للرقابة". "هذا أيضًا موقع الهبوط لمهمة ستاردست، لذلك هناك إرث."
يشارك فريق الاسترداد في تمرين ميداني استعدادًا لاسترداد كبسولة إرجاع العينة لمهمة NASAOSIRIS-REx في نطاق الاختبار والتدريب في ولاية يوتا التابع لوزارة الدفاع. تم جمع العينة بواسطة مركبة الفضاء OSIRIS-REx التابعة لناسا من الكويكب بينو في أكتوبر 2020، وستعود إلى الأرض في 24 سبتمبر للهبوط بالمظلة في ميدان الاختبار والتدريب في يوتا. حقوق الصورة: ناسا/كيجان باربر
كما فكر فريق OSIRIS-REx كثيرًا في الظروف على الأرض نفسها. أواخر الصيف هو موسم الرياح الموسمية في الصحراء، لذلك يمكن للأمطار الغزيرة أن تشبع الأرض الموحلة. إذا كانت هناك حاجة إلى مركبة للطرق الوعرة لمساعدة المروحية في العثور على الكبسولة ونقلها، فإن الطين الرطب الذي يشبه الأسمنت سيجعل القيادة صعبة.
وقال إريك نيلسون، خبير الأرصاد الجوية بالجيش الأمريكي الذي يدعم المهمة: "بحلول نهاية موسم الرياح الموسمية، يجب أن تكون لدينا فكرة عن كمية الأمطار التي تلقيناها وحالة المسطحات الملحية". "المؤشر الجيد هو أسبوع بونفيل للسرعة، وهو حدث سباق سنوي في شهر أغسطس." وبما أن كل شيء يسير بسلاسة، "فمن المحتمل ألا نواجه أي مشاكل".
لدعم مهمة OSIRIS-REx، سيقوم الفريق بنشر بالونات الطقس في الأيام التي تسبق الهبوط. يمكن أن تصل البالونات ذات الاستخدام الواحد إلى ارتفاعات تبلغ حوالي 60 ألف قدم (18288 مترًا)، أي ضعف ارتفاع الطائرات التجارية. وترتفع بسرعة 18 قدمًا (5.5 مترًا) في الثانية، وتنقل بيانات عن درجة الحرارة والرطوبة والضغط والرياح قبل الاندفاع إلى الغلاف الجوي. وستستخدم البعثة هذه الملاحظات لتقدير مواقع الهبوط المحتملة ضمن هذا النطاق.
يظهر نموذج تدريبي لكبسولة عودة العينة أثناء بروفة حية استعدادًا لاسترداد كبسولة عودة العينة من مهمة OSIRIS-REx التابعة لناسا، الثلاثاء 29 أغسطس 2023، في نطاق الاختبار والتدريب التابع لوزارة الدفاع في ولاية يوتا. حقوق الصورة: ناسا/كيجان باربر
كيف سيتم التسليم؟
ستبدأ المرحلة الأخيرة من رحلة الكبسولة الطويلة عندما تنفصل عن المركبة الفضائية OSIRIS-REx قبل دخول الغلاف الجوي للأرض فوق الساحل الغربي بعد حوالي أربع ساعات. ستعتمد الكبسولة التي يبلغ وزنها حوالي 100 رطل (45 كيلوغرامًا) وتسافر بسرعات تفوق سرعة الصوت، على نظام دخول محمي يتضمن درعًا حراريًا مصنوعًا من مادة خفيفة الوزن تم اختراعها في مركز أبحاث أميس التابع لناسا في وادي السيليكون، كاليفورنيا، ومصممة لتحمل درجات الحرارة القصوى.
ستقوم أنظمة التتبع الرادارية والأشعة تحت الحمراء بتتبع الكبسولة أثناء هبوطها. وبينما تتجه شرقًا في صباح يوم 24 سبتمبر، ستستخدم العديد من الطائرات، بما في ذلك طائرة الأبحاث WB-57 عالية الارتفاع في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن، أنظمة التصوير المرئي والحراري لتتبع رحلتها.
عندما تنشر الكبسولة مظلتها داخل نطاق التدريب، ستسافر بسرعة 1,150 ميلاً في الساعة (1,850 كم/ساعة تقريبًا). سيتم فتح المظلة الرئيسية الدائرية بالقرب من الأرض لتسهيل عملية الهبوط. على عكس التصميمات الأخرى، فإن الشكل المستدير أقل عرضة للتأثر بالنسيم، مما يزيد من مقاومة الكبسولة واستقرارها أثناء نزولها. وهذا يقلل من احتمالية أن تنحرف الرياح عن مسارها، مما قد يزيد من صعوبة اكتشافها على الأرض.
وبمجرد هبوطها واستعادتها من قبل فريق متخصص، سيتم نقل العينات إلى مختبر خاص في جونسون حيث سيتم حفظها ودراستها. وستتم أيضًا دراسة الهبوط التاريخي للإبلاغ عن عمليات التسليم الفضائية المستقبلية.
وأشار نيلسون: "لن نتنبأ بأي شيء لا نتنبأ به عادة، ولكن سيكون هناك الكثير من العيون على زاويتنا الصغيرة من الصحراء هذا الخريف. سيكون الأمر أكثر إرهاقًا من المعتاد".