OSIRIS- Rex: estudio y retorno de muestras de un asteroide cercano a la Tierra

Conocer el asteroide 1999 RQ36, un trozo de roca y polvo cerca de unos 600 metros de diámetro que podrían decirnos cómo nació el sistema solar, y tal vez, arrojar luz sobre cómo comenzó la vida. También puede caernos encima a nosotros algún día.
"Este asteroide es una máquina del tiempo que nos traslada a antes del nacimiento de nuestro sistema solar", explicó Bill Cutlip del Centro Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, uno de los líderes de los esfuerzos de Goddard en proponer una misión llamada OSIRIS-Rex que volverá con muestras de RQ36.
Concepción artística de la sonda OSIRIS-REx spacecraft tomando muestras del asteroid RQ36. Crédito: NASA
Si es seleccionada, Goddard gestionará la misión general de Osiris-Rex, en colaboración con el investigador principal, Dr. Michael Drake, director del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, que dirigirá el equipo de Osiris-Rex. Lockheed Martin Space Systems construirá la nave.
"No se puede subestimar el valor de una muestra prístina", añadió Cutlip. Los meteoritos son fragmentos de asteroides y que caen a la Tierra, y después son "tostado a su paso por la atmósfera terrestre," explicó Cutlip. "Una vez aterriza en la Tierra, absorben los microbios y las sustancias químicas del medio ambiente que los rodea."
"Con una muestra virgen (especialmente uno de un tipo de asteroides que no están disponibles en las colecciones de meteoritos de la NASA) los científicos aprenderán más sobre los momentos anteriores al nacimiento de nuestro sistema solar, las etapas iniciales de formación planetaria, y la fuente de compuestos orgánicos disponibles para el origen de la vida", explicó el Dr. Joseph Nuth, científico del proyecto Osiris-Rex, del Centro Espacial Goddard de la NASA.
Los asteroides son restos de la nube de gas y polvo, la nebulosa solar que colapsó para formar nuestro Sol y los planetas hace ahora alrededor de 4.500 millones de años. Como tales, contienen el material original de la nebulosa solar, que nos puede aportar valiosa información sobre las condiciones del nacimiento de nuestro sistema solar.
En algunos asteroides, este material está alterado por el calor y las reacciones químicas, ya sea porque chocaron con otros asteroides, o porque se hizo tan grande su interior se fundió. Esto es lo que hace que RQ36 sea tan especial. Es pequeño y parece haber sido modificado muy poco, y preservae un retrato de la infancia de nuestro sistema solar. También es rico en carbono, un elemento utilizado en muchas de las moléculas orgánicas necesarias para la vida. Las moléculas orgánicas se han encontrado en muestras de meteoritos y cometas, lo que indica que algunos de los ingredientes de la vida pueden formarse en el espacio. Los científicos quieren ver si están también presentes en RQ36.
El retorno de muestras, sin embargo, no es el único objetivo de la misión. Este asteroide cruza la órbita de la Tierra, y la Unión Astronómica Internacional Planet Center ha clasificado oficialmente a RQ36 como un "asteroide potencialmente peligroso" (PHA), con una ligera posibilidad, una en 1800, de un impacto en el año 2170.
"Vamos a orbitar RQ36 alrededor de un año para analizar su superficie y seleccionar un lugar para tomar muestras. Esto nos dará experiencia con naves espaciales operando en las inmediaciones de un asteroide, que será útil si alguna vez tengamos que enviar una misión para desviar uno", señaló Nuth.
Dirigir una nave espacial cerca de un asteroide no es fácil. La mayoría son irregulares y giran más rápidamente que los planetas, lo que los hace un objetivo difícil para los aterrizajes. Estos objetos pequeños tienen una débil gravedad, por lo que otras fuerzas de modo puedan afectar significativamente a la posición de la nave.
"La gravedad de este asteroide es tan débil, que si dejáramos caer una roca a la superficie, tardaría una media hora en llegar al suelo. La presión de la radiación del sol y del viento solar en la nave y los paneles solares sería de aproximadamente el 20% de la atracción gravitatoria de RQ36. En lugar de hablar de aterrizaje deberíamos casi decir acoplamiento", añade Nuth.
La misión también podría ayudar a un mejor seguimiento de las órbitas de los asteroides que podrían chocar con la Tierra al medir con gran precisión el "efecto Yarkovsky" por primera vez. El efecto Yarkovsky es un pequeño empuje producido en un asteroide que sucede cuando el asteroide absorbe la luz solar y emite calor. El pequeño empuje se acumula con el tiempo, y es desigual debido a los diversos materiales de la superficie de un asteroide, su bamboleo, y rotación. No hay una forma segura de predecir la trayectoria de un asteroide que se aproxime a la órbita de la Tierra a menos que se pueda conocer cómo el efecto Yarkovsky va a cambiar esa trayectoria, afirma el equipo. "Es como tratar de hacer un complejo, disparó en una partida de billar con alguien sacudiendo la mesa y dándote patadas en las piernas," añadió Nuth.
"Osiris-Rex", explica lo que la misión va a hacer. "O" representa el tema científico, los orígenes, como en el origen de la vida. "SI" significa interpretación espectral (Spectral Interpretation), implica tomar imágenes de RQ36 en diferentes longitudes de onda para revelar su composición. "RI" significa identificación de recursos (Research Investigation), implica explorar los recursos útiles del asteroide tales como agua y metales. "S" representa la seguridad (Security), e implica aprender a predecir el movimiento detallado de los asteroides que se aproximan a la Tierra. Rex significa Explorador de Regolito (Regolito Explorer). Regolito es una capa de fragmentos de rocas y polvo, formado por impactos de meteoritos, que cubre la superficie de muchos asteroides y satélites en nuestro sistema solar.
Si se aprueba, la misión será mucho más capaz que la propuesta original de OSIRIS. "Osiris era una misión base de retorno de muestras", dice Nuth. "Osiris-Rex añade más instrumentos que nos dan un mapa completo de la composición de la superficie y la forma 3-D, o la topografía, del asteroide. Esto nos permitirá poner la muestra en su contexto geológico adecuado, de forma que tendremos una idea mucho mejor de las muestras que realmente estamos tomando", dice Nuth.
Otros instrumentos son un espectrómetro de masas, que separa e identifica los átomos y las moléculas en función de su peso y carga eléctrica. El espectrómetro de masas se construirá en el Centro Goddard de la NASA.
También se añadirán dos espectrómetros infrarrojos. La luz infrarroja es invisible al ojo humano, pero la percibimos como calor, y puede ser medida por instrumentos especiales. Estos espectrómetros separan la luz infrarroja en su componente de "colores" o longitudes de onda, de la misma forma que un prisma, separa la luz blanca en un arco iris. Cada elemento y molécula en el asteroide emiten o absorben una combinación única de longitudes de onda infrarrojas, la creación de una señal específica en el espectrómetro, que se utiliza para identificarlo. Goddard proporcionará uno de los espectrómetros, el espectrómetro de visible/infrarrojo cercano, y Universidad de Arizona State proporcionará la otra, llamado Espectrómetro de Emisión Térmica OSIRIS.
La misión también contará con un instrumento LIDAR (Detector y emisor laser) más preciso y exacto. Este instrumento va a emitir y hacer rebotar pulsos de láser en la superficie del asteroide para medir su topografía. El altímetro láser OSIRIS será proporcionado por MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd., Richmond, British Columbia, Canadá, y financiado por la Agencia Espacial Canadiense.
Una vez que el asteroide haya sido completamente analizado desde la órbita, el equipo científico eligirá el lugar para tomar una muestra. Osiris-Rex se moverá gradualmente más cerca del lugar, y un brazo con un mecanismo tomará muestras y al final se extenderá hasta tocar la superficie y recoger la muestra.
La muestra se almacenará en una cápsula y regresará a la Tierra, frenando en su descenso final a través de la baja atmósfera mediante paracaídas, tal y como lo hizo la cápsula Stardust trayendo las muestras del cometa Wild 2 con éxito el 15 de enero de 2006.
"Al igual que las rocas de la Luna de las misiones Apolo, las muestras de RQ36 seguirán siendo analizadas durante décadas después de la misión haya terminado, mediante el uso de nuevas técnicas que ni siquiera podemos imaginar ahora, para someter a prueba las nuevas teorías de cómo surgimos", dijo Nuth.
Osiris-Rex es una de las tres propuestas seleccionadas por la NASA el 29 de diciembre de 2009 para estudiar más detenidamente en su programa New Frontiers. El Centro Espacial Goddard de la NASA obtuvo 3,3 millones de dólares para un estudio de 12 meses para desarrollar el concepto con más detalle, llamado "Fase A Esfuerzo de Concepto de Estudio." Después de los estudios de concepto detallados de las misiones se hayan completado y revisado, la NASA seleccionará una de las tres que se construirán. La misión seleccionada debe estar lista para su lanzamiento a más tardar el 30 de diciembre de 2018 y su presupuesto no debe exceder los 650 millones de dólares, excluyendo el costo del vehículo de lanzamiento. Además de los dos instrumentos mencionados anteriormente, Goddard también proporcionará gestión general de la misión, ingeniería de sistemas,así como seguridad y garantía de la misión.
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