OSIRIS-REx heeft voldoende monster verzameld, maar het verliest ook wat

In de nacht van dinsdag op woensdag heeft OSIRIS-REx een monster genomen van het oppervlak van de asteroïde Bennu. De tekenen zijn goed dat OSIRIS-REx een monster heeft weten te bemachtigen. Misschien zelfs een beetje te veel monster. Want de schijf waarin de monsters zijn opgevangen (het Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM)) blijkt kleine monsterdeeltjes te “lekken”.

Het TAGSAM monsterhoofd lekt kleine deeltjes. (Animatie/foto’s: NASA)

Uit foto’s blijkt dat er ruim voldoende monster is verzameld. Maar grotere deeltjes die halvewege de mylar afdichting van het TAGSAM monsterhoofd zitten, houden dit nu open voor kleinere deeltjes. Oorspronkelijk zou OSIRIS-REx volgende week om zijn as gaan draaien om zo het monster te wegen. Nu lijkt dat geen goed idee. NASA wil in plaats daarvan snel het monsterhoofd opslaan in de capsule waarmee het monster in 2023 af moet dalen naar Aarde.

OSIRIS-REx verzamelde woensdagnacht een monster van het oppervlak van Bennu. (Beelden: NASA)

TAGSAM raakte woensdagnacht Bennu aan voor ongeveer 5 tot 6 seconden. Toen TAGSAM neerkwam verpulverde het wat rotsen die onder TAGSAM zaten. De rotsen op Bennu zijn zeer poreus en breken zelfs al door de temperatuurwisselingen door de snelle rotatie van Bennu (elke 4,3 uur).

Video van het vluchtleidingscentrum op het moment van monstername.

Bronnen:

https://www.asteroidmission.org/?latest-news=osiris-rex-tags-asteroid-bennu

https://www.asteroidmission.org/?latest-news=nasas-osiris-rex-spacecraft-collects-significant-amount-of-asteroid-bennu

Vannacht neemt OSIRIS-REx een monster van Bennu

Vannacht rond 0:10 zal OSIRIS-REx een monster nemen van de asteroïde Bennu. Het zal daarvoor afdalen naar het oppervlak, zijn robotarm uitsteken en met een cilindervormige schijf het oppervlak aanraken. Door die schijf (Het Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism of TAGSAM) wordt dan stikstof geblazen, waardoor stof en steentjes worden meegenomen, in de opslagkamer van TAGSAM.

Onmiddelijk daarna zal OSIRIS-REx zich uit de voeten maken. Hoe voorzichtig OSIRIS-REx ook te werk gaat, er zal allerlei stof en gesteente rondvliegen en het is het beste na de monstername niet te lang in de buurt te blijven.

Foto’s zullen moeten uitwijzen of de monstername gelukt is. Ook zal OSIRIS-REx later om zijn as ronddraaien om het gewicht van het monster te bepalen. Als het te weinig materiaal is, dan heeft TAGSAM nog twee stikstofladingen om nieuwe monstername pogingen uit te voeren. In september 2023 zal OSIRIS-REx een capsule afwerpen richting Aarde, die dan in een woestijn in Utah zal landen.

De monstername wordt uitgezonden via NASA TV en er zijn diverse andere websites (zoals de Planetary Society en Cosmoquest) die de uitzending delen, al of niet met commentaar. De uitzending van NASA TV begint om 23:00. Bevestiging van de touchdown wordt verwacht om 0:10.

Bronnen:

https://www.nasa.gov/press-release/update-nasa-to-broadcast-osiris-rex-asteroid-sample-collection-activities

https://www.planetary.org/articles/your-guide-to-the-osiris-rex-sample-collection

Alles klaar voor monstername OSIRIS-REx op 20 oktober

[Update 14 augustus] Oorspronkelijk stond hier dat de monstername plaats zou gaan vinden op 25 augustus. Dat is uitgesteld naar 20 oktober.

Op 20 oktober gaat NASA’s OSIRIS-REx afdalen naar de asteroïde Bennu om een monster te nemen. Gisteren vond de generale repetitie plaats waarbij OSIRIS-REx afdaalde naar de monsterplaats, die Nightingale wordt genoemd. Om deze bijna-landing mogelijk te maken, is de navigatiesoftware grotendeels herschreven. Met behulp van de camera’s is OSIRIS-REx in staat te zien of herkenningspunten, zoals rotsen op de juiste plaats in beeld voorkomen.

OSIRIS-REx naderde Nightingale tot op 40 meter. Op 20 oktober moet de ruimtesonde bijna helemaal afdalen naar het oppervlak. De robotarm (TAGSAM) brengt dan een schrijf aan tegen het oppervlak. Door die schijf wordt stikstofgas geblazen, waardoor stof en stukjes rots van het oppervlak opdwarrelen en in de schijf terecht komen. Deze schijf wordt daarna in een capsule gebracht, die in 2023 in Utah moet landen. OSIRIS-REx heeft genoeg stikstofgas voor 3 pogingen.

Wat gaat OSIRIS-REx doen nadat het monster afgeleverd is? Daarover heeft het OSIRIS-REx team onlangs een voorstel geschreven. Het plan is om op bezoek te gaan bij de asteroïde (99942) Apophis. Dat is niet zo maar een asteroïde. In 2004 leek het er een tijdje op dat dit 370 meter grote rotsblok de Aarde zou raken op vrijdag 13 april 2029. Later, toen de baan van Apophis beter berekend werd, bleek dat het op 31.200 km langs Aarde zal scheren. Ook op een latere passage in 2036 zou Apophis onze planeet missen.

Volgens het plan zou OSIRIS-REx in een baan rond Apophis komen in 2029. Deze verlenging van de OSIRIS-REx missie kan ons vertellen wat de exacte baan van Apophis is, hoe zwaar het is en uit welk materiaal het bestaat. ORISIR-REx zal ook gedetailleerd kunnen onderzoeken in hoeverre de baan van Apophis wordt beïnvloed door het Yarkovsky effect.

Het Yarkovsky effect zegt dat, als de zon schijnt op een asteroïde, dat de fotonen een tijdje worden geabsorbeerd, maar later worden uitgezonden als warmte. Dit zorgt voor kleine variaties in de baan van de asteroïde. Die zijn wel van belang om te weten of Apophis ooit toch een gevaar voor ons wordt. Ook China heeft trouwens plannen om Apophis te bezoeken met een flyby.

Bronnen:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/second-rehearsal-puts-osiris-rex-on-path-to-sample-collection

https://en.wikipedia.org/wiki/99942_Apophis

https://www.hou.usra.edu/meetings/apophis2020/pdf/2008.pdf

ESA ontwikkelt maanlander voor bevoorrading

Als je een maanbasis begint, heb je bevoorrading nodig. De plannen voor een langer verblijf op de maan worden steeds concreter. En daarom werkt ESA aan het ontwerp van een landingssysteem dat niet alleen voorraad kan brengen, maar ook monsters mee terug kan brengen naar Aarde. Deze European Large Logistics Lander (L3), ook wel Heracles, is nog niet officieel goedgekeurd, maar er worden wel al serieuze studies naar gedaan.

De Europese maanlander wordt ontworpen om 1,5 ton aan lading te bezorgen bij een maanbasis. Dat zou voldoende moeten zijn om 4 astronauten van voedsel, water en brandstof te voorzien om een nacht op de maan (14 dagen) te overleven. De lander zelf moet ook in staat zijn meerdere koude nachten (-150 graden) te overleven. Zo zou de lander voor een sample return missie moeten kunnen werken na twee maan-nachten en de tweede trap moet daarna terug kunnen keren naar Aarde met 15 kg aan monsters.

In 2027 zou de eerste lancering van L3 moeten kunnen plaats vinden op een Ariane 6 raket. In 2022 eindigt de huidige studie en wordt gekeken wat verdere mogelijkheden zijn. Dat jaar krijgt ESA weer een nieuw budget van de Europese minsters.

Bronnen:

https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/European_Large_Logistics_Lander

https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Helping_Heracles_EL3_to_survive_the_long_cold_dark_nights_on_the_Moon

Coverfoto: ESA/ATG-Medialab

Een monster verkrijgen van Venus?

Waar Mars in de afgelopen decennia veel aandacht heeft gehad van orbiters en rovers, zijn er nauwelijks ruimtemissies naar Venus geweest. De laatste keer dat een lander neer kwam op deze hete planeet, was in 1986. In een nieuw artikel betogen twee astronomen, Richard Greenwood en Mahesh Anand, dat het nodig is om monster van Venus naar Aarde te brengen.

Dat is nogal een statement, al is dit niet de eerste keer dat het voorgesteld wordt. Een “one does not simply walk into Mordor” meme, leek me wel op zijn plaats.

one does not simply take Venus samples

 

Het bronmateriaal van de binnenplaneten

Waarom is een monster van Venus zo belangrijk? Het artikel begint uit te leggen welke vragen er zijn over het ontstaan van de binnenste, rotsachtige planeten, zoals dus Venus en Aarde. Er zijn twee bronmaterialen bekend van deze planeten: koolstof-chondrieten en gewone, of O-chondrieten. O-chondrieten bestaan voor het grootste deel uit rots, maar ook ijzer en nikkel. Veruit de meeste meteorieten zijn ook opgebouwd uit dit materiaal. Koolstof-chondrieten bestaan uit koolstofhoudende stoffen, waaronder aminozuren. Slechts 5% van de meteorieten zijn koolstof-chondrieten en gedacht wordt dat ze verder van de zon zijn gevormd.

Er bestaan nog allerlei vragen over waarom er een verschil is tussen die twee materialen en waarom ze niet al vroeg in de stofschijf rond de zon werden gemengd, voor de planeten ontstonden. Maar misschien werd dit materiaal in het binnenste deel van ons zonnestelsel wel gemengd en er buiten niet? Een monster van Venus zou dat antwoord kunnen geven.

20150305_veneracombof45
Foto’s van het oppervlak van Venus, gemaakt door verschillende Venera landers. (Credits: Russian Academy of Sciences / Ted Stryk)

 

 

Andere redenen

Dan is er de vraag waar onze maan vandaan komt. We denken dat de vroege Aarde werd geraakt door een protoplaneet, genaamd Theia. Maar waarom komen de Aarde en de maan zo dicht overeen qua samenstelling en is de maan niet deels Theia, deels Aarde? Of is er gewoon sprake van dat de samenstelling van het binnenste deel van het zonnestelsel hetzelfde was? Een monster van Venus zou de doorslag kunnen geven.

En verder zouden monsters van Venus ook andere vragen kunnen beantwoorden. Het lijkt erop dat Venus vroeger oceanen had. En de aanwijzingen worden sterker dat dit nog niet eens zo heel lang geleden niet meer het geval was. Een landing op een slimme plaats op Venus, zou zulke theoriën kunnen bevestigen of ontkrachten.

Er zijn verder ook vreemde donkere plekken te zien in Venus’ atmosfeer, als je die bekijkt in ultraviolet. Drie jaar geleden werd berekend dat die worden veroorzaakt door deeltjes “ter grootte van microben”. Wellicht dat daar ook onderzoek naar gedaan kan worden.

IDL TIFF file
Donkere banden in de atmosfeer van Venus, gefotografeerd door Venus Express in ultraviolet. (Credits: ESA/MPS/DLR/IDA)

 

Zuurstofisotopen

Een belangrijke meting daarbij, is de verhouding tussen de stabiele isotopen van zuurstof. Zuurstof vind je in allerlei molekulen, zoals kooldioxide, siliciumoxide (rots) en vele mineralen. Om een lang verhaal kort(er) te maken: de verhoudingen tussen die isotopen vertellen iets over de afkomst van het materiaal.

Die bepaling van die zuurstofisotopen kan het nauwkeurigst in het lab gedaan worden. Maar er is ook een meetmethode die gedaan kan worden op een lander of rover. Zo is de Curiosity rover op Mars in staat die meting te doen. Alleen is die meting veel minder nauwkeurig. Nou is het verschil van de ratio’s tussen die zuurstofisotopen op Aarde en Mars nogal groot, dus in geval van Curiosity was dat niet zo’n probleem. Maar de verwachting is dat de verschillen tussen Venus en Aarde heel klein zijn. En dus is een hoge nauwkeurigheid nodig om dit probleem op te lossen, iets dat alleen op Aarde gedaan kan worden.

 

Een sample return missie

Volgens het artikel is een aangeboord monster van minimaal 100 gram nodig. Het plan is om nog eens 100 gram te verkrijgen middens een soort stofzuiger. Vanwege de extreme condities op Venus, moeten deze monsters moet binnen een uur na landing verkregen worden en in een terugkeerraket gebracht zijn. Alles moet automatisch en vlot gebeuren. Vanaf Aarde kunnen we alleen maar nagelbijtend toekijken.

11214_2020_669_Fig14_HTML
Hoe een sample return missie naar Venus zou kunnen verlopen. (Afbeelding: Greenwood, R.C., Anand, M.)

Maar hoe komen we na landing op Venus in vredesnaam terug in een baan rond de planeet? We hebben te maken met een atmosfeer met op het oppervlak een gemiddelde druk van 92 bar. Wat voor enorme raket heb je nodig om daar doorheen te komen? Men heeft daar meerdere ideeën over. Een ervan is om een terugkeerraket eerst naar 66 km hoogte te brengen aan een ballon. Daar is de atmosfeer al ijler dan die op Aarde op zeeniveau. Onderweg worden ook monsters van de atmosfeer meegenomen van verschillende hoogten.

Dan nog heb je een drietraps vastebrandstofraket nodig om de monsters in een baan rond Venus te brengen. Eenmaal in een baan rond Venus wacht er een orbiter, die de monsters over neemt en naar Aarde brengt.

 

Kosten

Er zijn momenteel plannen voor een sample return missie naar Mars en die wordt complex en gaat vele miljarden kosten. Hoeveel gaat een sample return missie naar Venus kosten? Volgens de berekeningen in dit artikel, wordt zo’n missie goedkoper dan de Curiosity rover, maar dan nog steeds zou zo’n Venus “grab and go” missie rond de 1,5 miljard dollar gaan kosten. De vraag is natuurlijk of dat bedrag in deze tijden losgemaakt kan worden.

 

Bronnen:

https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-020-00669-8

https://en.wikipedia.org/wiki/Chondrite#Ordinary_chondrites

https://www.cosmos.esa.int/documents/1866264/3219248/ValentianD_Venus+sample+return+mission+revisited_r2.pdf/51e80e8b-8ecd-44a9-8363-5525e6cb35d9?t=1565184752220

Coverafbeelding: Venus door NASA’s Magellan sonde in kaart gebracht (afbeelding: NASA)

Meer foto’s van Japanse asteroïderovers gepubliceerd.

In september wierp de Hayabusa-2 ruimtesonde twee “rovers” af ter grootte van koektrommels op de asteroïde Ryugu: Minerva-II-1A en 1B. De eerste foto’s van die rovers werden dezelfde dag nog gepubliceerd. Maar de rovers waren toen nog niet klaar met hun “ritten”. Ze waren daarna nog dagen actief. Een van de rovers heeft 300 meter afgelegd en 200 foto’s gemaakt. De andere maakte 40 foto’s en stopte zijn avontuur op Ryugu na 10 dagen.

3-photosfromja

 

Een ding blijkt wel uit hun fotomateriaal: op asteroïde Ryugu is vrijwel geen vlak stuk te ontdekken. Het wordt dan ook lastig voor Hayabusa-2 om een monster op te pikken. Uiteraard gaan de missieplanners het wel proberen.

https://phys.org/news/2018-12-photos-japan-space-rovers-rocky.html

ESA promovendi werken aan Ceres sample return missie.

Dingen die je soms tegen komt op Twitter: promovendi die bij ESA toekomstige missies ontwerpen. Zoals een Ceres sample return missie die Calathus moet gaan heten. Calathus (genoemd naar de mand waarin de godin Ceres de oogst in mee neemt) moet gaan landen in de Occator krater (bekend van de “bright spots”). Met een boor moet de ruimtesonde monsters verkrijgen. Er wordt ook een instrumentenpakket met camera achter gelaten worden op het oppervlak.

Even voor de goede orde: er moet nog heel wat water door de ondergrondse oceanen van Ceres stromen voor Calathus gelanceerd wordt, maar het is interessant te weten dat Ceres op de agenda staat. Volgens de huidige plannen kunnen we de monsters op Aarde verwachten in 2040. (Ik ben dan 70.)
https://www.esa.int/Education/ESA_Academy/Future_opportunities2

NASA’s Mars 2020 rover gaat definitief naar de Jezero krater

NASA heeft gisteren definitief besloten om de Mars 2020 rover te laten landen in de Jezero krater. Een workshop van wetenschappers had dit een paar weken geadviseerd. Jezero krater (genoemd is naar een dorp in Bosnië en Herzegovina) ligt een miljaren jaren geleden opgedroogde rivierbedding. Dat is interessant terrein voor de rover, die naar vroeger leven gaat speuren. Ook de monsters die de rover gaat verzamelen om met een latere sample return missie terug te brengen naar Aarde komen uit dit gebied.

Aan het einde van de wetenschappelijke workshop, op 19 oktober, lieten de wetenschappers weten dat ze de rover na de Jezero krater door wilden rijden naar een van de andere geoligisch interessante gebieden, 28 km verderop. Ik vroeg een van de wetenschappers die bij die workshop aanwezig was via Twitter, of dit plan nog door gaat. Ze zei dat dat niet waarschijnlijk leek. Heel misschien bezoekt de rover later een gebied halverwege, genaamd Midway. Doorgaan met het lezen van “NASA’s Mars 2020 rover gaat definitief naar de Jezero krater”