大胆的救援纪念星级任务 - 这是工程师如何把它拉出来的

小行星Bennu的3D视图是由Osiris-rex激光高度计(OLA)创建的,由加拿大空间局贡献。2019年2月12日至2月17日,奥拉斯在奥西里斯 - 雷克斯和本南的表面之间的距离下降了1100多万次测量,因为航天器飞越地面上方的1.2英里(2公里) - 最接近的轨道航天器。

2019年10月11日星期五,Osiris-rex团队应该准备精确地指向小行星Bennu的航天器相机,以捕获被称为Osprey的区域的高分辨率图像。它是四位站点之一,科学家正在考虑航天器可以安全地在2020年末安全地收集样品。

但早上早些时候,团队了解到,马德里附近的电信设施遭受了意想不到的网络中断。美国宇航局的一部分是全球航天器通信设施的NASA深空网(DSN),西班牙综合体是巨型无线电天线的家园。其中之一被安排到Ping Osiris-rex进行关键数据下载。

数据下载将启动一个24小时的马拉松过程,称为“迟到的更新”,以预测雾化的横向扫描斯普利的时间。在复杂任务的条款中,导航团队需要这样做的是下载Bennu的图像。该团队使用这些图像来识别小行星上的地标,以更新航天器的位置和速度。

但DSN停电威胁要抛出关键赛道。

Osiris-rex团队将鱼鹰确定为Bennu崎岖地面上最有希望的网站之一,基于其相对光滑的地形和缺乏大,潜在危险的巨石。在Bennu赤道附近的大约66英尺(20米)宽的火山口内部设定了鱼鹰。

这个(静音的)动画显示OSIRIS-REx航天器部署了“即走即走”样本采集机制(TAGSAM),以从小行星Bennu的表面收集重块岩(松散的岩石和污垢)样本。然后将取样器的头部安全地放置在里面,然后将其密封在航天器的“样品返回舱”中,该样品返回舱将于2023年下半年返回地球。科学家将研究样本,以获取有关早期太阳系和生命起源的线索。

10月12日,工程师计划收集表面的临界图像,以评估白鹭的岩石的岩石,当航天器最终明年接触本纳时,可能很小。此评估是团队从最终四项选择顶级样本收集站点所需的关键信息。

Osprey Sprover是在侦察活动期间进行调查的四个站点的第二个。从本纳的表面带来航天器一点半点半英里或1公里。未错过的机会在10月11日下载Bennu的图像意味着在临界观测时,不得不遵循通常的24小时流程来更新航天器位置。宇宙飞船的摄像机需要此更新在2019年10月12日在Osprey中正确指出。

Kenneth Getzandanner(Osiris-Rex飞行动力学经理)基于NASA的马里兰州Greenbelt的飞行动力学经理表示,缺少Osprey观察延迟的Domino效应。“我们知道如果我们没有获得删除数据数据,我们将无法决定我们的样本收集的顶部网站。”

未选择样本网站将在下一年推迟使命的标准赛事:几个小时的钉子咬伤行动团队呼叫标签,这代表“触摸和走”。在标签期间,航天器将部署其机器人臂,垂直到Bennu的表面,并从Bennu收集污垢和岩石的样品,或者在科学术语中的污垢样本。最终,航天器将用样品递送胶囊,在2023年9月在犹他州沙漠中滴下。

对于全球科学家来说,来自Bennu的原始砾石是早期太阳能系统的舷窗,当小行星可能在将寿命化合物递送到地球时发挥作用。延迟这一巨大的使命 - 最雄心勃勃的尝试之一 - 对科学家来说是昂贵和沮丧的。

因此Osiris-rex工程师迅速孵化了大胆的计划。

“通常,掉落的DSN通行证不会引起这种争夺,但是图像的危急性质使我们能够立即实现行动,”科罗拉多州利特尔顿洛克希德马丁斯空间系统的系统工程师说,“Brennen Miller说。

与其他特派团相比,24小时轨迹更新过程已经雄心勃勃。但该团队决定将整个程序挤压到不到四个小时的时间内以保持他们的使命时间表完整。该程序必须发生在10月12日,他们必须在他们的下一个机会窗口下行链接来自航天器的关键图像。

10月11日,工程师练习了他们的新的超快速常规,他们被称为“超级迟到”。它铰接在每个团队成员上,如继电器赛车,站在轮到他们以帮助实现规划的无情效率。

“人们非常紧张地压缩24小时时间线,”戈达德的奥西里斯 - 雷克斯项目经理Richard Burns说:“但球队在执行迟到的更新时很好地练习,所以我们知道我们有合适的人物正确的工具让它发生。“

在像Bennu这样的小体内飞行航天器需要极致的精确度。由于工程师无法在空间中看到他们的航天器,他们往往依靠DSN天线来收集允许它们来确定其速度和位置的信号。但是,通过DSN的跟踪不足以让航天器远离地球(超过15500万英里,2.5亿公里)并且需要非常接近行星机构,就像Osiris-rex和鱼鹰一样。

这是航行Bennu的图像被导航相机拍摄的奥西里斯雷克斯航天器在约10下午10点。 et在2019年10月26日,在一只飞行的飞行过程中,将航天器带到一半以上,或1公里的Bennu的表面。航天器百叶窗大约有十几种类似的图像,每天都会通过美国宇航局的深空网络下行,以支持关于Bennu的导航。使用称为立体声复印法或SPC的技术,导航软件将图像中的这些特征与计算机模型呈现的模拟图像中的相应功能进行比较。如图所示,如下所示,选择像这样一个的小行星的贴片,因为它们具有区分特征,包括反培 - 玻璃(亮度)变化,巨石或小型陨石坑。实际和建模图像之间的地标位置的小转移允许工程师确定航天器的精确轨迹。在拍摄图像时,知道宇宙飞船的轨迹有助于工程师预测航天器正在进行的地方,并且在Bennu,它需要在将来指出其相机以捕获特定区域的图像。

对于如此密切的遭遇 - 任何宇宙飞船已经讨论了它的天体学习对象 - Osiris-rex工程师依赖于被称为光学导航的技术的宇宙飞机的相机拍摄的Benu的表面的图像。图像中的独特地标,如巨石和陨石坑,帮助揭示航天器与小行星相关的地方。与复杂的数学模型一起考虑到诸如Bennu的重力的轻微拉动或从太阳的轻微推动的辐射,这些图像允许工程师预测航天器领导的地方,最终它必须指出它的位置当被观察到兴趣区域时的摄像机。但预测并不完美。例如,随着发动机的每次烧伤,航天器都可以提升比预期更远或更接近。

“大多数任务对位置的小变化并不敏感,但这是因为我们如此接近小行星,即位置的小变化导致你想要指出的巨大变化,特别是当你想成为时指向一个真正小的小行星斑块,如鱼鹰,“烧伤了。

在特派团早些时候在这些限制下撤下了几十个详细观察,奥西里斯 - 雷克斯工程师,如高度训练有素的运动员,具有精细的运动技能,能够完成压缩过程。10月12日,他们将更新的职位发送到航天器,等待由Osprey的结果图像等待。由于图像物化,清晰,清晰,完美地以滴文为中心,很明显竞赛已退还。

“这证明了我们能够在不到四个小时内完成这一目标的团队的制定和技巧。它与我们有一个恒星团队的事实,因为我们进入了这项任务最关键而挑战的阶段:样本收集运动,“伯恩斯说。

美国宇航局将于2019年12月12日宣布主要样本网站以及备份。在1月份开始的甚至较低的海拔地区的两次最终侦察飞机将允许Osiris-rex团队收集这些网站的最终详细的图像。

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