美国宇航局(NASA)的第一架小行星采样飞船正在进行最后的准备,以从小行星本努(Bennu)的表面获取样本。下周,奥西里斯-REx探测器任务将进行其达阵顺序的第二次演练,也是最后一次练习样品采集活动,然后于今年秋天降落至本努。

图注:该图展示了Matchpoint演练期间NASA 奥西里斯-REx探测器的轨迹和配置,这是任务最后一次练习降落小行星本努之前的样本采集序列的初始步骤。

8月11日,任务团将进行“匹配点”演练,这是“即按即走(TAG)”样本采集活动的第二次练习。演习类似于4月14日进行的“检查点”演习的前两次演习,但是这次航天器将增加第三次演习,称为“火点”点火,并飞近样本地点“夜莺”——在从小行星后退之前,到达距本努表面约40 m的高度地方。

这是第二次演练,这是航天器第一次执行“匹配点”机动,然后与本努的旋转串联飞行。演习还使团队有机会熟悉所有航天飞机的下降操作,同时核实航天飞机的成像、导航和测距系统是否在事件期间按预期运行。

在下降过程中,航天器将向其推进器发射3次不同的信号,使其到达小行星表面。在大约四个小时的行程中,航天器将以约0.2 mph(0.3 kph)的平均速度行驶。 “匹配点”的演练始于奥西里斯-REx探测器发射推进器,使其离开870米的安全归位轨道。然后,航天器将其自动采样臂[即取即走样品采集机构(TAGSAM)]从其折叠的停放位置延伸到样品采集配置。

紧接着,航天器旋转以开始为自然特征跟踪(NFT)制导系统收集导航图像。通过将机载图像目录与下降期间拍摄的实时导航图像进行比较,NFT允许奥西里斯-REx自主导航到本努的表面。当航天器接近地面时,NFT系统会根据奥西里斯-REx相对于本努地标的位置来更新航天器的预计接触点。

然后,飞船的两个太阳能电池板进入“ Y翼”状态,可以安全地将它们定位在远离小行星表面的位置。这种配置还将航天器的重心直接放在TAGSAM收集器头上,这是航天器中唯一在样品收集过程中会接触本努表面的部分。

当奥西里斯-REx到达约125 m的高度时,它将执行检查点点火,并朝本努的表面更陡峭地下降八分钟。在小行星上方约50 m处,航天器第三次点火其推进器到达匹配点。这种动作减慢了航天器的下降速度,并调整了其轨迹以匹配本努的旋转,因为该航天器进行了最终校正以瞄准着陆点。

奥西里斯-REx将继续为NFT系统捕获本努的地标图像,以在下降三分钟后更新航天器的轨迹。这将奥西里斯-REx带到距本努40 m处的目标目的地,这是距小行星最近的位置。演练完成后,航天器执行一次后退点火,将其太阳能电池板恢复到原始位置,并将TAGSAM臂重新配置回停放位置。

在演练期间,信号在地球与航天器之间传播的单向光时间约为16分钟,这阻止了从地面实时指挥飞行活动。因此,在演练开始之前,奥西里斯-REx团队将把所有事件的命令上行到航天器,从而使奥西里斯-REx在发出GO命令后可以自主执行排演序列。同样在活动期间,航天器的低增益天线将是其唯一指向地球的天线,以每秒40位的非常慢的速率传输数据。

因此,尽管奥西里斯-REx团队将能够监视航天器的生命体征,但在活动进行之前,活动期间收集的图像和科学数据将不会被下行传输。该团队将在10月的实际TAG事件中经历相同的情况。

进行“匹配点”演练后,奥西里斯-REx团队将验证飞行系统在下降过程中的性能,包括“匹配点”点火器能够准确地调整航天飞机的下降轨迹,使其在本努上着陆。一旦任务小组确定奥西里斯-REx的运行符合预期,他们将命令飞船返回其在本努附近的安全归位轨道。

任务团队在过去的几个月中一直在为“匹配点”演练做准备,同时将远程工作最大化作为其COVID-19响应的一部分。演练当天,有限的人员将采取适当的安全预防措施,从洛克希德·马丁航天公司的设施对航天器进行监控,而其他团队则是远程执行任务。特派团在4月的检查站演练期间执行了类似的协议。

10月20日,该航天器将在其首次采样尝试中一直行进至小行星表面。在此事件期间,奥西里斯-REx的采样机构将接触本努的表面约五秒钟,发射一定量的加压氮气以干扰表面,并在航天器返回之前收集样品。该航天器计划于2023年9月24日将样品返回地球。

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