Op vrijdag, 11 oktober het OSIRIS-REx-team had zich moeten voorbereiden om hun ruimtevaartuigcamera's precies op de asteroïde Bennu te richten om hoge resolutiebeelden vast te leggen van een regio die bekend staat als Osprey. Het is een van de vier locaties die wetenschappers overwegen waar het ruimtevaartuig eind 2020 veilig een monster kan verzamelen.

Maar die ochtend vroeg het team vernam dat een telecommunicatiefaciliteit in de buurt van Madrid een onverwachte netwerkstoring had opgelopen. Onderdeel van NASA's Deep Space Network (DSN) van wereldwijde communicatiefaciliteiten voor ruimtevaartuigen, het Spaanse complex herbergt gigantische radioantennes. Een van deze was gepland om OSIRIS-REx te pingen voor een kritieke gegevensdownload.

Het downloaden van gegevens zou het begin zijn geweest van een 24-uurs marathonproces dat bekend staat als een "late update" om het traject van het ruimtevaartuig op tijd te voorspellen voor een viaduct van Osprey. Een van de vele complexe taken die het navigatieteam die dag moest doen, was het downloaden van afbeeldingen van Bennu. Het team gebruikt deze afbeeldingen om oriëntatiepunten op de asteroïde te identificeren om de positie en snelheid van het ruimtevaartuig bij te werken.

Maar de DSN-storing dreigde de missie op het verkeerde been te zetten.

Het OSIRIS-REx-team identificeerde Osprey als een van de meest veelbelovende locaties op het ruige oppervlak van Bennu, op basis van het relatief gladde terrein en het ontbreken van grote, potentieel gevaarlijke rotsblokken. Osprey speelt zich af in een ongeveer 20 meter brede krater nabij de evenaar van Bennu.

Op 12 oktober ingenieurs waren van plan om kritische beelden van het oppervlak te verzamelen om de populatie rotsen van Osprey te beoordelen die klein genoeg zou kunnen zijn om te worden opgenomen in de monsterverzamelkop van OSIRIS-REx wanneer het ruimtevaartuig uiteindelijk Bennu volgend jaar aanraakt. Deze beoordeling was de belangrijkste informatie die het team nodig had om de beste plaats voor het verzamelen van monsters uit de laatste vier te kiezen.

Het viaduct van Osprey was de tweede van de vier locaties die tijdens de verkenningscampagne werden onderzocht. Het zou het ruimtevaartuig iets meer dan een halve mijl brengen, of 1 kilometer, van Bennu's oppervlak. De gemiste kans om de beelden van Bennu op 11 oktober te downloaden betekende dat er niet genoeg tijd zou zijn om het gebruikelijke 24-uursproces te volgen om de positie van het ruimtevaartuig op het moment van de kritische observaties bij te werken. Deze update is vereist om de camera's van het ruimtevaartuig op 12 oktober correct op Osprey te richten.

Het missen van de Osprey-waarnemingen zou een domino-effect van vertragingen hebben veroorzaakt, zei Kenneth Getzandanner, OSIRIS-REx flight dynamics manager gebaseerd op NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "We wisten dat als we de Osprey-gegevens niet zouden krijgen, we zouden geen beslissing kunnen nemen over onze topsites voor het verzamelen van monsters."

Het niet selecteren van een voorbeeldlocatie zou betekenen dat de hoofdact van de missie volgend jaar moest worden uitgesteld:de paar uur nagelbijtende actie die het team TAG noemt, wat staat voor "Touch-And-Go". Tijdens TAG, het ruimtevaartuig zal zijn robotarm inzetten, duik naar het oppervlak van Bennu, en verzamel een monster van vuil en stenen, of regolith in wetenschappelijke termen, van Bennu. uiteindelijk, het ruimtevaartuig zal een capsule met het monster naar de aarde brengen, laten vallen in de woestijn van Utah in september 2023.

Voor wetenschappers over de hele wereld, het primitieve grind van Bennu is een patrijspoort naar het vroege zonnestelsel, wanneer asteroïden mogelijk een rol hebben gespeeld bij het afleveren van levensvormende verbindingen naar de aarde. Het uitstellen van deze monumentale missie - een van de meest ambitieuze ooit geprobeerd - zou kostbaar en demoraliserend zijn voor wetenschappers.

Dus de ingenieurs van OSIRIS-REx bedachten snel een gedurfd plan.

"Typisch, een weggevallen DSN-pas zou niet zo'n scramble veroorzaken, maar het kritische karakter van de beelden deed ons beseffen dat we onmiddellijk actie moesten ondernemen, " zei Brennen Miller, een systeemingenieur van Lockheed Martin Space Systems in Littleton, Colorado.

Het 24-uurs trajectupdateproces is al ambitieus in vergelijking met andere missies. Maar het team besloot deze hele procedure in minder dan vier uur te persen om hun missietijdlijn intact te houden. Die procedure zou op 12 oktober moeten plaatsvinden, de volgende kans die ze zouden hebben om de belangrijkste afbeeldingen van het ruimtevaartuig te downlinken.

Op 11 oktober ingenieurs oefenden hun nieuwe, ultrasnelle routine die ze "super late update" noemden. Het hing af van elk teamlid, als een estafetteloper, op hun beurt klaarstaan ​​om het plan met meedogenloze efficiëntie uit te voeren.

"Mensen waren behoorlijk nerveus over het comprimeren van de 24-uurs tijdlijn, " zei Richard Burns, de op Goddard gebaseerde OSIRIS-REx-projectmanager, "maar het team was goed geoefend in het uitvoeren van late updates, dus we wisten dat we de juiste mensen en de juiste tools hadden om het voor elkaar te krijgen."

Flying a spacecraft within a kilometer of a small body like Bennu requires ultimate precision. Since engineers can't see their spacecraft in space, they often rely on DSN antennas to collect signals that allow them to determine its speed and location. But tracking through the DSN is not precise enough for a spacecraft that's both far from Earth (more than 155 million miles, 250 million kilometers) and needs to get very close to a planetary body, as was the case with OSIRIS-REx and Osprey.

For such close encounters—the closest that any spacecraft has orbited its celestial object of study—OSIRIS-REx engineers relied on images of Bennu's surface taken by the spacecraft's cameras in a technique known as optical navigation. Unique landmarks in the images, such as boulders and craters, help reveal where the spacecraft is located in relation to the asteroid. Together with sophisticated mathematical models that take into account forces such as the slight pull of Bennu's gravity or the slight push of radiation from the Sun, these images allow engineers to predict where the spacecraft is headed, and ultimately where it'll have to point its cameras when a region of interest is being observed. But the predictions aren't perfect. With each burn of the engine, bijvoorbeeld, the spacecraft can boost itself farther or closer than anticipated.

"Most missions aren't that sensitive to small changes in position, but this one is because we're so close to the asteroid that small changes in position result in big changes in where you want to be pointed, particularly when you want to be pointed at a really small patch of the asteroid such as Osprey, " said Burns.

Having pulled off dozens of detailed observations under these constraints earlier in the mission, the OSIRIS-REx engineers, like highly trained athletes with fine-tuned motor skills, were able to complete the compressed procedure. On Oct. 12, they sent the updated positions to the spacecraft and waited for the resulting images of Osprey. As the images materialized, crisp and clear and perfectly centered on Osprey, it was evident that the race had paid off.

"It's a testament to the preparation and skill of the team that we were able to accomplish this in less than four hours. It speaks to the fact that we have a stellar team as we head into the most critical and challenging phase of this mission:the sample collection campaign, " Burns said.

NASA will announce the primary sample site, as well as a backup, on Dec. 12. Two final reconnaissance flyovers at even lower altitudes beginning in January will allow the OSIRIS-REx team to collect final, detailed images of these sites.