Op 3 december na miljarden kilometers van de aarde te hebben gereisd, NASA's OSIRIS-REx-ruimtevaartuig bereikte zijn doel, Bennu, en begon een bijna twee jaar durende, nauwkeurig onderzoek van de asteroïde. Het zal bijna elke vierkante centimeter van deze oude puinhoop inspecteren die is overgebleven van de vorming van ons zonnestelsel. uiteindelijk, het ruimtevaartuig zal een monster van kiezelstenen en stof van het oppervlak van Bennu oppikken en het in 2023 aan de aarde afleveren.

Generaties planetaire wetenschappers zullen stukjes van de primitieve materialen bestuderen die onze kosmische omgeving hebben gevormd en een beter begrip krijgen van de rol die asteroïden mogelijk hebben gespeeld bij het leveren van levensvormende verbindingen aan planeten en manen.

Maar het is niet alleen de geschiedenis die de missie naar Bennu zal helpen ontdekken. Wetenschappers die de rots bestuderen via de instrumenten van OSIRIS-REx in de ruimte, zullen ook onze toekomst bepalen. Terwijl ze de meest gedetailleerde informatie tot nu toe verzamelen over de krachten die asteroïden bewegen, experts van NASA's Planetary Defense Coordination Office, die verantwoordelijk zijn voor het opsporen van potentieel gevaarlijke asteroïden, zullen hun voorspellingen verbeteren van welke op een spoedcursus met onze planeet zouden kunnen zijn.

Hier is hoe de OSIRIS-REx-missie dit werk zal ondersteunen:

Hoe wetenschappers de verblijfplaats van Bennu voorspellen

Ongeveer een derde van een mijl, of een halve kilometer, breed, Bennu is groot genoeg om het aardoppervlak te bereiken; veel kleinere ruimtevoorwerpen, in tegenstelling tot, verbranden in onze atmosfeer. Als het de aarde zou raken, Bennu zou grote schade aanrichten. Asteroid-experts van het Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, project dat Bennu de komende eeuw dicht genoeg bij de aarde zal komen om een ​​1 op 2 te vormen, 700 kans om het te beïnvloeden tussen 2175 en 2196. Anders gezegd, die kansen betekenen dat er een kans van 99,963 procent is dat de asteroïde de aarde zal missen. Toch, astronomen willen altijd precies weten waar Bennu zich bevindt.

Astronomen hebben Bennu's toekomstige traject geschat nadat ze het verschillende keren hadden waargenomen sinds het werd ontdekt in 1999. Ze hebben hun optische, infrarood- en radiotelescopen naar de asteroïde elke keer dat deze dicht genoeg bij de aarde kwam, ongeveer om de zes jaar, om kenmerken af ​​te leiden zoals de vorm, rotatiesnelheid en traject.

"We weten binnen een paar kilometer waar Bennu nu is, " zei Steven Chesley, senior onderzoeker bij CNEOS en een OSIRIS-REx teamlid wiens taak het is om Bennu's toekomstige traject te voorspellen.

Waarom Bennu's toekomstige trajectvoorspellingen vaag worden?

Wetenschappers hebben Bennu's baan rond de zon tot ver in de toekomst geschat. Hun voorspellingen zijn gebaseerd op grondobservaties en wiskundige berekeningen die de zwaartekracht van Bennu door de zon verklaren, de maan, planeten en andere asteroïden, plus niet-zwaartekrachtfactoren.

Gezien deze parameters, astronomen kunnen de volgende vier exacte data voorspellen (in september 2054, 2060, 2080 en 2135) dat Bennu binnen 5 miljoen mijl (7,5 miljoen kilometer of 0,05 astronomische eenheden) van de aarde zal komen. Dat is zo dichtbij dat de zwaartekracht van de aarde het baanpad van Bennu enigszins zal buigen als het voorbijgaat. Als resultaat, de onzekerheid over waar de asteroïde zal zijn elke keer dat hij terug rond de zon draait, zal toenemen, waardoor voorspellingen over de toekomstige baan van Bennu na 2060 steeds waziger worden.

in 2060, Bennu zal de aarde passeren op ongeveer twee keer de afstand van hier tot de maan. Maar het kan op elk punt in een ruimte van 30 kilometer (30 kilometer) passeren. Een heel klein verschil in positie binnen dat venster zal enorm worden vergroot in toekomstige banen en het steeds moeilijker maken om Bennu's baan te voorspellen.

Als resultaat, wanneer deze asteroïde in 2080 terugkomt in de buurt van de aarde, volgens de berekeningen van Chesley, het beste venster dat we kunnen krijgen op zijn verblijfplaats is bijna 9, 000 mijl (14, 000 kilometer) breed. tegen 2135, wanneer Bennu's verschoven baan hem dichter bij de maan zal brengen, zijn flyby-venster wordt breder, tot bijna 100, 000 mijl (160, 000 kilometer). Dit zal Bennu's dichtste benadering van de aarde zijn gedurende de vijf eeuwen waarvoor we betrouwbare berekeningen hebben.

"Direct, Bennu heeft de beste baan van alle asteroïden in onze database, "zei Chesley. "En toch, na die ontmoeting in 2135, we kunnen echt niet precies zeggen waar het naartoe gaat."

Er is nog een ander fenomeen dat Bennu's baan duwt en toekomstige impactprojecties vertroebelt. Het wordt het Yarkovsky-effect genoemd. Heeft niets met zwaartekracht te maken, het Yarkovsky-effect zwaait Bennu's baan vanwege de warmte van de zon.

"Er zijn veel factoren die de voorspelbaarheid van Bennu's traject in de toekomst kunnen beïnvloeden, maar de meeste zijn relatief klein, " zegt William Bottke, een asteroïde-expert bij het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, en een deelnemende wetenschapper aan de OSIRIS-REx-missie. 'De grootste is Yarkvovsky.'

Deze warmtestoot is vernoemd naar de Poolse burgerlijk ingenieur die hem voor het eerst beschreef in 1901:Ivan Osipovich Yarkovsky. Hij suggereerde dat zonlicht de ene kant van een kleine, donkere asteroïde en enkele uren later straalt die warmte weg terwijl de asteroïde zijn hete kant in koude duisternis draait. Dit duwt de rotsstapel een beetje, ofwel naar de zon toe of er vanaf, afhankelijk van de draairichting.

In het geval van Bennu astronomen hebben berekend dat het Yarkovsky-effect sinds 1999 zijn baan ongeveer 284 meter per jaar in de richting van de zon heeft verschoven. het hielp Bennu naar ons deel van het zonnestelsel te brengen, in de eerste plaats, van de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter over miljarden jaren. Nutsvoorzieningen, Yarkovsky bemoeilijkt onze pogingen om voorspellingen te doen over Bennu's pad ten opzichte van de aarde.

Oog in oog komen te staan ​​met de asteroïde zal helpen

Het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig zal zijn reeks instrumenten gebruiken om radiovolgsignalen uit te zenden en optische beelden van Bennu vast te leggen die NASA-wetenschappers zullen helpen bij het bepalen van de precieze positie in het zonnestelsel en het exacte baanpad. In combinatie met bestaande, waarnemingen op de grond, de ruimtemetingen zullen helpen verduidelijken hoe de baan van Bennu in de loop van de tijd verandert.

Aanvullend, astronomen zullen voor het eerst hun begrip van het Yarkovksy-effect op een echte asteroïde kunnen testen. Ze zullen het ruimtevaartuig instrueren om Bennu ongeveer twee jaar in zijn baan rond de zon te volgen om te zien of het zich langs een verwacht pad voortbeweegt op basis van zwaartekracht en Yarkovsky-theorieën. Eventuele verschillen tussen de voorspellingen en de werkelijkheid kunnen worden gebruikt om modellen van het Yarkovsky-effect te verfijnen.

Maar nog belangrijker om Yarkovsky beter te begrijpen, zijn de thermische metingen van Bennu. Tijdens zijn missie, OSIRIS-REx zal bijhouden hoeveel zonnewarmte de asteroïde uitstraalt, en waar het aan de oppervlakte vandaan komt - gegevens die de berekeningen van het Yarkovsky-effect op asteroïden zullen helpen bevestigen en verfijnen.

Het ruimtevaartuig zal ook enkele open vragen beantwoorden over de Yarkovsky-theorie. Een van hen, zei Chesley, is hoe keien en kraters op het oppervlak van een asteroïde de manier veranderen waarop fotonen er vanaf verstrooien als het afkoelt, het momentum van de warmere kant wegdragen en daarmee de asteroïde in de tegenovergestelde richting duwen? OSIRIS-REx zal wetenschappers helpen dit te begrijpen door de rotsachtige oppervlakte van Bennu in kaart te brengen.

"We weten dat oppervlakteruwheid het Yarkovsky-effect zal beïnvloeden; we hebben modellen", zei Chesley. "Maar de modellen zijn speculatief. Niemand heeft ze kunnen testen."

Na de OSIRIS-REx-missie, Chesley zei, De baanprojecties van NASA voor Bennu zullen ongeveer 60 keer beter zijn dan ze nu zijn.