NASA / Goddard / Universidade do Arizona
Este verão, a sonda OSIRIS-REx empreenderá a primeira tentativa da NASA de tocar a superfície de um asteroide, recolher uma amostra e recuar em segurança. Mas, desde que chegou ao asteroide Bennu há mais de um ano, a equipa da missão tem vindo a enfrentar um desafio inesperado: como realizar este feito num asteroide cuja superfície está coberta de pedras do tamanho de edifícios.
Usando estas rochas perigosas como marcos, a equipa da missão desenvolveu um novo método de navegação de precisão para superar o desafio.
A equipa da OSIRIS-REx havia planeado originalmente usar um sistema LIDAR para navegar até à superfície de Bennu durante o evento de recolha de amostras TAG (Touch-And-Go). O LIDAR é semelhante a radar, mas usa pulsos de laser em vez de ondas de rádio para medir distâncias. O LIDAR GNC (Guidance, Navigation, and Control) da OSIRIS-REx foi construído para navegar a sonda até uma superfície relativamente livre de riscos.
A missão previa originalmente um local de pouso com 50 metros de diâmetro, mas as maiores áreas seguras de Bennu são muito mais pequenas. O maior local tem apenas 16 metros de diâmetro, ou aproximadamente 10% da área segura prevista. A equipa percebeu que precisava de uma técnica mais precisa de navegação que permitisse à sonda atingir com exatidão locais muito pequenos, evitando ao mesmo tempo os potenciais riscos.
Diante deste desafio, a equipa da OSIRIS-REx mudou para um novo método de navegação chamado NFT (Natural Feature Tracking). O NFT fornece recursos de navegação mais abrangentes do que o LIDAR e é essencial para executar o que a equipa está a chamar “Bullseye TAG,” que encaminha a sonda para uma área de amostragem muito menor. Como uma técnica de navegação ótica, requer a criação de um catálogo de imagens de alta resolução a bordo da nave.
No início deste ano, a sonda realizou passagens de reconhecimento sobre o local primário de recolha e sobre o local backup da missão, designados Nightingale e Osprey, voando tão perto quando 625 m acima da superfície. Durante estas passagens rasantes, a sonda recolheu imagens de diferentes ângulos e condições de iluminação para completar o catálogo NFT de imagens. A equipa usa este catálogo para identificar pedregulhos e crateras exclusivas da região do local de amostragem e fará o upload destas informações para a sonda antes do evento de recolha de amostras.
O NFT guia autonomamente a sonda até à superfície de Bennu, comparando o catálogo de imagens a bordo com imagens de navegação em tempo real, obtidas durante a descida. À medida que a sonda desce até à superfície, o NFT atualiza o seu ponto de contato previsto, dependendo da posição da sonda em relação aos pontos de referência.
No solo, os membros da equipa criaram “mapas de risco” para os locais Nightingale e Osprey a fim de documentar todas as características de superfície que podem potencialmente prejudicar a nave, como grandes rochas ou encostas íngremes. A equipa usou o catálogo de imagens em conjunto com os dados do OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter) para criar mapas 3D que modelam com exatidão a topografia de Bennu.
Como parte do NFT, estes mapas documentam as alturas dos pedregulhos e as profundidades das crateras, e guiam a sonda para longe de potenciais perigos enquanto tem como alvo um local muito pequeno. Durante a descida, caso a sonda preveja tocar terrenos inseguros, ela afastar-se-á autonomamente da superfície. No entanto, se a área estiver livre de perigos, continuará a descer e tentará recolher uma amostra.
O NFT será usado em abril para navegar a sonda durante o seu primeiro ensaio de recolha de amostras. A equipa de operações realizou testes preliminares durante a fase B da missão orbital, no final de 2019, e os resultados demonstraram que o NFT trabalha em condições reais, conforme projetado. O NFT também será usado para navegação durante o segundo ensaio planeado para junho.
A primeira tentativa de recolha de amostras da OSIRIS-REx está planeada para agosto. A sonda partirá de Bennu em 2021 e deverá entregar as amostras à Terra em setembro de 2023.
