OSIRIS-REx của NASA sẽ phóng viên chứa mẫu tiểu hành tinh vào tháng 9 năm nay, với mục tiêu hạ cánh xuống Sa mạc Great Salt Lake. Nhóm đã sẵn sàng đáp ứng những thách thức trong quá trình đi xuống và phục hồi. Tháng 9 này, sau khi du hành một tỷ dặm xuyên hệ mặt trời, tàu vũ trụ OSIRIS-REx của NASA sẽ thực hiện một chuyến bay ngang qua Trái đất phi thường. Khi đi ngang qua, nó sẽ giải phóng một viên nang có kích thước bằng một chiếc tủ lạnh mini chứa các mẫu đá không gian nguyên sơ được thu thập từ các tiểu hành tinh nằm giữa quỹ đạo của Trái đất và Sao Hỏa.
OSIRIS-REx đã thu thập một mẫu nặng nửa pound từ bề mặt tiểu hành tinh Bennu vào tháng 10 năm 2020. Viên nang trả mẫu của sứ mệnh sẽ hạ cánh với sự hỗ trợ của dù vào ngày 24 tháng 9, giống như mô hình huấn luyện được trình bày trong cuộc thử nghiệm ngày 30 tháng 8 tại Trường huấn luyện và thử nghiệm Utah của Bộ Quốc phòng ở sa mạc bên ngoài thành phố Salt Lake. Nguồn hình ảnh: NASA/KeeganBarber
OSIRIS-REx—Nguồn gốc, Giải thích quang phổ, Nhận dạng tài nguyên và Bảo mật—Regolith Explorer—là sứ mệnh đầu tiên của Hoa Kỳ thu thập mẫu từ một tiểu hành tinh. Các nhà khoa học hy vọng rằng nguyên liệu thô mà nó thu thập được từ tiểu hành tinh Bennu vào năm 2020 – khoảng nửa pound mảnh vụn và bụi từ bề mặt tiểu hành tinh – sẽ cung cấp thông tin về thời điểm mặt trời và các hành tinh hình thành cách đây 4,5 tỷ năm.
Bắt đầu Thử thách và chuẩn bị
Trước đó, buồng bảo vệ của mẫu sẽ chịu được nhiệt độ gấp đôi dung nham và tốc độ nhanh thứ hai từ trước đến nay đối với một vật thể nhân tạo đi vào bầu khí quyển Trái đất. Sau khi đi vào bầu khí quyển Trái đất với tốc độ gấp khoảng 36 lần tốc độ âm thanh, con tàu cuối cùng có thể gặp gió, mưa và các điều kiện thời tiết khác khi nó tiếp cận bề mặt. Bất kể thời tiết thế nào, nó sẽ hạ cánh xuống Sa mạc Great Salt Lake, một vùng đất khô cằn nổi tiếng với nhiệt độ mùa hè nóng nực và các bãi muối, tàn tích của lòng hồ cổ xưa được bao phủ bởi các mỏ muối giòn.
Mặc dù phần lớn trọng tâm sẽ tập trung vào các khía cạnh kỹ thuật của tàu vũ trụ và mô-đun hạ cánh, nhưng các nhóm nhà khoa học và nhà khí tượng học cũng sẽ theo dõi chặt chẽ thời tiết, điều này có thể ảnh hưởng đáng kể đến quá trình phục hồi của mô-đun hạ cánh.
OSIRIS-REx là sứ mệnh trả lại mẫu tiểu hành tinh đầu tiên của NASA. Nó được phóng vào tháng 9 năm 2016 và bắt đầu hành trình khám phá một tiểu hành tinh gần Trái đất có tên Bennu. Phần cuối thú vị của nhiệm vụ sẽ diễn ra vào ngày 24 tháng 9 năm 2023, khi viên nang chứa mẫu Bennu sẽ hạ cánh xuống sa mạc phía tây Utah. Nguồn: NASA
Eric Queen, kỹ sư nghiên cứu của nhóm Entry, Descent và Landing (EDL) tại Trung tâm Nghiên cứu Langley của NASA ở Hampton, Virginia, cho biết: “Bảy năm trước, trước khi chúng tôi phóng, con tàu phải được thiết kế để phù hợp với tất cả các điều kiện thời tiết mà chúng tôi nghĩ rằng Utah sẽ có vào tháng 9”.
Mặc dù khoang chứa chắc chắn được chế tạo để không thấm nước trước các vật thể như sét và băng, nhưng "gió có lẽ là mối quan tâm lớn nhất của chúng tôi mỗi khi bạn hạ cánh bằng dù", Mark Johnson, người đứng đầu bộ phận phân tích EDL tại Lockheed Martin ở Littleton, Colorado, cho biết. Đó là bởi vì tốc độ và hướng gió có thể ảnh hưởng đến nơi viên nang hạ cánh trên mục tiêu dài 36 dặm x 8,5 dặm (58 km x 14 km) tại Khu huấn luyện và thử nghiệm Utah của Bộ Quốc phòng ở phía tây nam Thành phố Salt Lake.
Điều kiện sa mạc và kế hoạch phục hồi
Trưởng nhóm động lực bay OSIRIS-REx, Kenneth Getzandanner, cho biết khu vực hạ cánh được coi là "khu vực an toàn, được kiểm soát". "Đây cũng là địa điểm hạ cánh của nhiệm vụ Stardust nên có di sản."
Một nhóm phục hồi tham gia một cuộc diễn tập thực địa để chuẩn bị lấy viên nang trả mẫu cho sứ mệnh NASAOSIRIS-REx tại Khu thử nghiệm và huấn luyện Utah của Bộ Quốc phòng. Mẫu được tàu vũ trụ OSIRIS-REx của NASA thu thập từ tiểu hành tinh Bennu vào tháng 10 năm 2020 và sẽ quay trở lại Trái đất vào ngày 24 tháng 9 để nhảy dù hạ cánh tại Trường huấn luyện và thử nghiệm Utah. Nguồn hình ảnh: NASA/KeeganBarber
Nhóm OSIRIS-REx cũng đã suy nghĩ rất nhiều về các điều kiện trên mặt đất. Cuối hè là mùa gió mùa của sa mạc nên những cơn mưa lớn có thể làm ướt đẫm mặt đất lầy lội. Nếu cần một phương tiện địa hình để giúp trực thăng tìm và vận chuyển viên nang thì lớp bùn ướt như xi măng sẽ khiến việc lái xe trở nên khó khăn.
"Vào cuối mùa gió mùa, chúng ta nên biết lượng mưa chúng ta nhận được và tình trạng của các bãi muối," Eric Nelson, một nhà khí tượng học của Quân đội Hoa Kỳ hỗ trợ sứ mệnh cho biết. BonnevilleSpeedWe ek) là một dấu hiệu tốt cho thấy đây là sự kiện đua xe thường niên vào tháng 8. "Vì mọi thứ đang diễn ra tốt đẹp nên có lẽ chúng ta sẽ không gặp phải vấn đề gì."
Để hỗ trợ sứ mệnh OSIRIS-REx, nhóm sẽ triển khai khinh khí cầu thời tiết trong những ngày trước khi hạ cánh. Bóng bay dùng một lần có thể đạt độ cao khoảng 60.000 feet (18.288 mét), cao gấp đôi so với độ cao của máy bay phản lực thương mại. Chúng bay lên với tốc độ 18 feet (5,5m) mỗi giây, truyền dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và gió trước khi lao vào bầu khí quyển. Phái đoàn sẽ sử dụng những quan sát này để ước tính các địa điểm hạ cánh có thể có trong phạm vi đó.
Một mô hình huấn luyện của viên nang trả mẫu được nhìn thấy trong buổi diễn tập trực tiếp để chuẩn bị cho việc thu hồi viên nang trả mẫu từ sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA, Thứ Ba, ngày 29 tháng 8 năm 2023, tại Khu thử nghiệm và huấn luyện Utah của Bộ Quốc phòng. Tín dụng hình ảnh: NASA/KeeganBarber
Việc giao hàng sẽ diễn ra như thế nào?
Chặng cuối cùng của hành trình dài của con tàu sẽ bắt đầu khi nó tách khỏi tàu vũ trụ OSIRIS-Rex trước khi đi vào bầu khí quyển Trái đất phía trên Bờ Tây khoảng bốn giờ sau đó. Viên nang nặng khoảng 100 pound (45 kg) di chuyển với tốc độ siêu thanh sẽ dựa vào hệ thống tiếp cận được bảo vệ bao gồm tấm chắn nhiệt làm bằng vật liệu cắt bỏ nhẹ được phát minh tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon, California và được thiết kế để chịu được nhiệt độ khắc nghiệt.
Hệ thống theo dõi radar và hồng ngoại sẽ theo dõi viên nang trong quá trình hạ cánh. Khi nó bay về phía đông vào sáng ngày 24 tháng 9, một số máy bay, bao gồm cả máy bay nghiên cứu tầm cao WB-57 tại Trung tâm Vũ trụ Johnson của NASA ở Houston, sẽ sử dụng hệ thống hình ảnh nhiệt và hình ảnh để theo dõi hành trình của nó.
Khi viên nang triển khai dù bay trong phạm vi huấn luyện, nó sẽ di chuyển với tốc độ khoảng 1.150 mph (1.850 km/h). Chiếc dù chính tròn sẽ mở ra sát mặt đất để hạ cánh nhẹ nhàng hơn. Không giống như các thiết kế khác, hình dạng tròn ít có khả năng bị gió cuốn vào, tăng khả năng chống chịu và độ ổn định của viên nang khi nó hạ xuống. Điều này làm giảm khả năng nó bị gió thổi bay, điều này có thể khiến nó khó phát hiện hơn trên mặt đất.
Sau khi được đội ngũ tận tâm hạ cánh và thu hồi, các mẫu sẽ được chuyển đến phòng thí nghiệm đặc biệt tại Johnson, nơi chúng sẽ được bảo quản và nghiên cứu. Cuộc đổ bộ lịch sử cũng sẽ được nghiên cứu để cung cấp thông tin cho việc giao hàng không gian trong tương lai.
Nelson lưu ý: "Chúng tôi sẽ không dự đoán bất cứ điều gì mà chúng tôi thường không dự đoán, nhưng sẽ có rất nhiều con mắt đổ dồn vào góc sa mạc nhỏ bé của chúng tôi vào mùa thu này. Nó sẽ căng thẳng hơn bình thường một chút."