Этим летом космический корабль OSIRIS-REx предпримет первую в истории попытку НАСА коснуться поверхности астероида, собрать его образец и безопасно вернуться обратно. Но с момента прибытия на астероид Бенну более года назад команда миссии взялась за неожиданную задачу: как выполнить этот подвиг на астероиде, поверхность которого покрыта валунами размером с здание.

Используя эти опасные валуны в качестве указателей, команда миссии разработала новый метод точной навигации для решения этой проблемы.

Команда OSIRIS-REx первоначально планировала использовать систему LIDAR для навигации к поверхности Бенну во время события сбора образцов Touch-and-Go (TAG). ЛИДАР похож на радар, но он использует лазерные импульсы, а не радиоволны для измерения расстояния. ЛИДАР OSIRIS-REx «Навигация и контроль» (GNC) предназначен для навигации космического корабля к относительно безопасной поверхности. Изначально миссия предполагала площадку для приземления диаметром 164 фута (50 метров), но самые большие безопасные районы на Бенну намного меньше. Самый большой участок имеет ширину всего 52 фута (16 м), или примерно 10% предполагаемой безопасной зоны. Команда поняла, что им нужна более точная навигационная техника, которая позволила бы космическому кораблю точно нацеливаться на очень маленькие участки, избегая при этом потенциальных опасностей.

В конце августа космический корабль OSIRIS-REx отправится на поверхность астероида Бенну для своей первой попытки сбора образцов. Для этого он будет использовать встроенное программное обеспечение для изображений, известное как Natural Feature Tracking (NFT) — форма оптической навигации, которая полностью автономна.

Перед лицом этой проблемы команда OSIRIS-REx переключилась на новый метод навигации, называемый Natural Feature Tracking (NFT). NFT предоставляет более широкие навигационные возможности, чем LIDAR, и является ключевым для выполнения того, что команда называет «Bullseye TAG», который доставляет космический корабль в гораздо меньшую область сбора проб. Как метод оптической навигации, он требует создания каталога изображений с высоким разрешением на борту космического корабля.

В начале этого года космический аппарат совершил разведывательные проходы над первичными и резервными участками сбора образцов миссии, обозначенными «Соловей» и «Скопа», пролетев над поверхностью на расстоянии 0,4 мили (625 м). Во время этих полетов космический аппарат собирал изображения с разных углов и условий освещения, чтобы завершить каталог изображений NFT. Команда использует этот каталог для идентификации валунов и кратеров, уникальных для региона образца, и загружает эту информацию на космический корабль перед событием сбора образца. NFT автономно направляет космический корабль к поверхности Бенну, сравнивая бортовой каталог изображений с навигационными изображениями в реальном времени, полученными во время спуска. Когда космический корабль спускается на поверхность, NFT обновляет свою прогнозируемую точку контакта в зависимости от положения космического корабля относительно ориентиров.

На местах члены команды создали «карты опасностей» для участков «Соловей» и «Скопа» для документирования всех поверхностных элементов, которые могут нанести вред космическому кораблю, таких как большие камни или крутые склоны. Команда использовала каталог изображений в сочетании с данными лазерного высотомера OSIRIS-REx (OLA) для создания 3D-карт, которые близко моделируют топографию Бенну. Как часть NFT, эти карты документируют высоту валунов и глубины кратеров, и уводят космический корабль от потенциальных опасностей, ориентируясь на очень маленький участок. Во время снижения, если космический корабль предсказывает, что он коснется небезопасной местности, он будет автономно отклоняться и отступать от поверхности. Однако, если он увидит, что область свободна от опасностей, он продолжит спускаться и попытается собрать образцы.

NFT будет использоваться в апреле для навигации по космическому кораблю во время его первой репетиции по сбору образцов. Операционная группа провела предварительные испытания во время фазы полета «Орбиталь B» в конце 2019 года, и результаты показали, что NFT работает в реальных условиях, как и планировалось. NFT также будет использоваться для навигации во время второй репетиции, запланированной на июнь.

Первая попытка сбора образцов OSIRIS-REx запланирована на конец августа. Космический корабль вылетит с поверхности Бенну в 2021 году и должен доставить образец на Землю в сентябре 2023 года.

Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, обеспечивает общее управление полетами, системное проектирование, а также безопасность и обеспечение полета для OSIRIS-REx. Данте Лауретта из Университета Аризоны, Тусон, является основным исследователем, а Университет Аризоны также возглавляет научную группу и планирование миссии по наблюдению за наукой и обработке данных. Lockheed Martin Space в Денвере построил космический корабль и обеспечивает полеты. Goddard и KinetX Aerospace отвечают за навигацию космического корабля OSIRIS-REx. OSIRIS-REx — это третья миссия в рамках программы «Новые рубежи» НАСА, управление которой осуществляет Центр космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, для Управления научной миссии Агентства в Вашингтоне.