Recuperare un campione di asteroidi non è un compito facile. Fare il lavoro con gli occhi bendati è ancora più impegnativo. Ecco perché gli scienziati hanno dotato la navicella spaziale OSIRIS-REx di una serie di occhi per osservare tutto svolgersi.

Le origini della NASA, Interpretazione spettrale, Identificazione delle risorse, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx) lanciato l'8 settembre, 2016, e sta viaggiando verso un asteroide vicino alla Terra noto come Bennu, raccogliere un campione di materiale di superficie, e riportalo sulla Terra per studiarlo. Un trio di fotocamere catturerà tutto.

La suite di telecamere OSIRIS-REx, o OCAMS, composto da tre telecamere. PolyCam è una telecamera ad alta risoluzione che acquisirà le prime immagini di Bennu ed eseguirà una mappatura iniziale dell'asteroide. MapCam è una fotocamera a media risoluzione che mapperà l'asteroide a colori e cercherà satelliti e pennacchi di polvere. SamCam documenterà il processo di campionamento. La navicella memorizzerà le immagini catturate da OCAMS e le invierà al team OSIRIS-REx ogni pochi giorni.

Gli scienziati hanno progettato la suite di telecamere per essere funzionalmente ridondante, il che significa che se una delle telecamere si guasta durante la missione, le altre due telecamere possono stare in.

"Quando hai una missione critica come questa, vuoi ridondanza, " disse Christian d'Aubigny, Vice scienziato dell'OCAMS presso l'Università dell'Arizona, Tucson. "Le telecamere hanno una certa quantità di sovrapposizioni nelle loro capacità. Non sono copie esatte l'una dell'altra, ma se uno fallisce, possono ancora portare a termine il lavoro".

La prima telecamera che vede Bennu si chiama PolyCam. Simile a un poliedrico, un essere umano abile nel fare diverse cose, PolyCam può eseguire una vasta gamma di attività ottiche.

PolyCam ha un meccanismo di messa a fuoco che gli consente di rimettere a fuoco dall'infinito a circa 500 piedi (0,15 chilometri), che fornisce a PolyCam la capacità di passare dal rilevamento di stelle e asteroidi da lontano alla risoluzione di piccoli ciottoli sulla superficie dell'asteroide.

PolyCam ha una migliore acuità visiva, o nitidezza della vista, più di un'aquila. Diverse specie di aquile possono vedere piccoli oggetti come prede fino a 2 miglia di distanza. Ma con la sua alta risoluzione, PolyCam può acquisire immagini di oggetti di dimensioni simili su Bennu a una distanza di circa 30-60 miglia (48,2-96,5 chilometri) per determinarne la forma e capire come gli scienziati possono manovrare il veicolo spaziale attorno all'asteroide.

Una volta che PolyCam esegue una mappatura iniziale dell'asteroide, gli scienziati utilizzeranno la fotocamera per identificare un sito in cui la navicella spaziale potrebbe raccogliere un campione della superficie di Bennu che sia il più privo di pericoli possibile, come massi e pendii drammatici.

"Già, a circa 2 miglia (3,5 chilometri), stiamo dividendo la superficie dell'asteroide in posti "go" e "no go", "ha detto Bashar Rizk, Scienziato di strumenti OCAMS presso l'Università dell'Arizona. "Se un luogo è coperto di pericoli, non ci andremo solo perché non vogliamo rischiare di danneggiare la navicella spaziale".

La seconda telecamera per dare un'occhiata a Bennu si chiama MapCam. Questa fotocamera ha un campo visivo più ampio rispetto a PolyCam ed è dotata di una serie di filtri colorati nella sua ruota portafiltri per aiutare gli scienziati a identificare le posizioni sull'asteroide in cui potrebbero essere presenti specifici minerali di interesse, in particolare quelli che potrebbero essere stati una volta a contatto con acqua liquida.

MapCam cercherà anche satelliti e pennacchi di polvere, che possono rappresentare un pericolo per il veicolo spaziale. Ci sono un certo numero di meccanismi sospetti per la formazione del pennacchio, come la sublimazione, in cui una sostanza congelata passa direttamente a un gas senza prima passare attraverso la fase liquida, e la levitazione elettromagnetica dovuta alla carica elettrica del vento solare quando l'asteroide si avvicina al sole.

"Gli asteroidi sono esposti a molta radiazione solare perché non hanno atmosfera, " Ha detto Rizk. "Sono semplicemente torturati senza pietà dal sole ogni volta che gli girano intorno."

A causa della mancanza di acqua in superficie, gli scienziati prevedono che la regolite di Bennu, uno strato di materiale sciolto, compresa la polvere, suolo e roccia rotta, è molto arido, simile alla superficie della luna. Il materiale di superficie può facilmente attaccarsi alle cose, aumentando il rischio di contaminare il veicolo spaziale OSIRIS-REx durante il campionamento.

La contaminazione da polvere è particolarmente preoccupante per la terza telecamera del veicolo spaziale, SamCam. Questa fotocamera è a bassa risoluzione, fotocamera grandangolare progettata per avvicinarsi e personale all'asteroide per documentare l'acquisizione del campionamento. Quando arriva il momento di recuperare un campione, SamCam dovrà essere in grado di mantenere la sua funzionalità per un massimo di tre tentativi.

Per combattere questa potenziale minaccia, il team dell'Università dell'Arizona ha fornito a SamCam più copie dello stesso filtro, che sono posti davanti all'ottica della fotocamera per fungere da copertura. I filtri aiutano a garantire che la fotocamera sia priva di polvere, visione senza ostacoli dell'evento di campionamento nel caso in cui il campionamento debba essere ripetuto.

Il team ha anche dovuto tenere conto delle radiazioni dei raggi gamma e dei raggi X durante la progettazione di OCAMS. Gli scienziati hanno alloggiato le telecamere in un'armatura realizzata in solido titanio e alluminio. Questi materiali possono bloccare le radiazioni che OSIRIS-REx incontrerà durante la missione. Le lenti sono realizzate con materiali, come il biossido di silicio, resistenti alle radiazioni, così come una serie di altri tipi di vetro che sono infusi con cerio, che impedisce al vetro di diventare opaco se esposto a livelli elevati di radiazioni.

"Abbiamo cercato di pensare a tutto ciò a cui potrebbe essere soggetta la navicella spaziale e di spiegarlo, " Rizk ha detto. "È un processo a più fasi di simulazioni, test e progettazione per garantire che le fotocamere funzionino correttamente e che otteniamo le migliori immagini possibili".

Un team collaborativo di ingegneri e scienziati presso il Lunar and Planetary Laboratory dell'Università dell'Arizona e il College of Optical Sciences e lo Space Dynamics Laboratory della Utah State University ha trascorso quattro anni e mezzo a progettare e costruire OCAMS.

"Alla fine, il team OCAMS dell'Università dell'Arizona ha svolto un ottimo lavoro di progettazione, costruire e testare la suite di telecamere, " ha detto Brent Bos, La disciplina dell'ottica OSIRIS-REx è stata condotta presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Gli occhi di OSIRIS-REx sono una parte fondamentale del recupero di un campione di asteroide, che aiuterà gli scienziati a studiare come si sono formati i pianeti e come è iniziata la vita, oltre a migliorare la nostra comprensione degli asteroidi che potrebbero avere un impatto sulla Terra.