Möt OSIRIS-RExs 'Guide Boulders'.
När rymdfarkosten NASA först anlände till asteroiden Bennu för över ett år sedan var asteroidens yta mycket annorlunda än förväntat. Istället för en yta med stora släta ytor är nästan hela ytan täckt av stenblock. Det innebar att NASA var tvungen att ompröva provtagningsproceduren.
Ursprungligen planerade de att använda LIDAR för att guida OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) till ytan av asteroiden Bennu. OSIRIS-REx är ett returuppdrag för prover, och det måste röra ytan för att samla in prover.
LIDAR (Light Detection And Ranging) är ett navigationssystem som avger ljuspulser och läser av reflektionerna. Genom att mäta återgångstiden för pulserna kan den 'rita' en bild av föremålen som reflekterar ljuset. Resultatet kallas ett 'punktmoln'. Gör detta hundratals, tusentals, till och med miljoner gånger, och bilden blir ganska detaljerad.
OSIRIS-REx’s LIDAR kallas Guidance, Navigation and Control (GNC) LIDAR. Men den var designad för att landa rymdfarkosten på landningsplatser som är 50 meter (164 fot) i diameter. Vid ankomsten till Bennu stod det klart att asteroiden inte har några sådana platser. Den största platsen är mycket mindre, bara 16 meter bred, eller cirka 10 % av det område som NASA trodde att det skulle finnas.
OSIRIS-REx reservprovtagningsplats Osprey på asteroiden Bennu. Bildkredit: NASA/GSFC
Så OSIRIS-REx-teamet fick komma på en annan lösning. En som säkert kunde leda rymdfarkosten ner till de mycket mindre provtagningsplatserna.
Ange NFT, eller Natural Feature Tracking.
Natural Feature Tracking bygger på en sorts katalog med högupplösta kamerabilder av provtagningsplatserna på ytan av asteroiden Bennu. När OSIRIS-REx går ner till en webbplats kommer den att jämföra sina livekamerabilder med sin databas med bilder för att undvika faror och gå ner på ett säkert sätt. NFT-systemet ingick i OSIRIS-REx-uppdraget som en backup till LIDAR.
Under det senaste året har rymdfarkosten genomfört en rad allt närmare förbiflygningar av potentiella landningsplatser. Först identifierade NASA fyra potentiella platser, sedan minskade det till bara två: Nightingale, den primära platsen; och Osprey, backupsidan. Under förbiflygningarna, eller överflygningarna, tog rymdfarkosten högupplösta bilder av platserna, såväl som inflygningarna och avgångarna. Platserna avbildas från olika vinklar och i olika ljusförhållanden för att göra dem så exakta som möjligt.
Bennus stenbeströdda yta. Bildkredit: NASA/University of Arizona.
Tillbaka på jorden använde OSIRIS-REx-teamet alla dessa bilder för att identifiera faror, särskilt farliga stenblock, som är nära den primära provtagningsplatsen, Nightingale, och reservplatsen, Osprey. Sedan kombinerade de dessa bilder med data från OSIRIS-RExs Laser Altimeter (OLA) för att skapa detaljerade kartor över Bennus yta.
Ett tekniskt dokument från NASA beskriver NFT så här: 'För renderingen ombord återger NFT varje funktion med hjälp av formmodelldata som genererats från data som samlats in tidigare i uppdraget. Varje funktion representeras av en rad terränginformation och tillhörande albedodata som motsvarar en fläck på asteroidytan. NFT använder sedan dessa data tillsammans med den förutsagda solvinkeln och kamerapositionen för att återge funktionens förväntade utseende, som matchas mot den insamlade bilden med normaliserad korskorrelation.'
Det är ett par provtagningsoperationer på gång, och OSIRIS-REx kommer att använda NFT under dessa närmande. OSIRIS-REx-teamet kommer att övervaka effektiviteten av NFT och se om rymdfarkosten ens kan avbryta en inflygning om det behövs. Allt detta kommer att ske automatiskt, eftersom Bennu är för långt borta för realtidskommunikation.
I slutet av augusti kommer rymdfarkosten att göra den första riktiga provinsamlingen. OSIRIS-Rex är utrustad för flera provtagningsförsök om det första misslyckas.
Rymdfarkosten är planerad att avgå från asteroiden Bennu 2021 och returnera provet till jorden 2023.
Mer:
- Pressmeddelande: Bennu's Boulders Shine as Beacons för NASA:s OSIRIS-REx
- NASA tekniska papper: Lärdomar från OSIRIS-REx autonom navigering med hjälp av naturlig funktionsspårning
- Universum idag: OSIRIS-REx flög 620 meter över sin landningsplats. Bekräftar att det är en Boulder-strödd mardröm, precis som resten av Bennu