إصلاح ذكي ينقذ عينات الكويكب العالقة التابعة لناسا

فاز فريق المعالجة OSIRIS-REx بمعرض Gizmodo للعلوم لعام 2024 لحماية العينات الأصلية لكويكب تم تسليمه إلى الأرض. عندما علق اثنان من أدوات التثبيت في العلبة التي تحتوي على قطع من الكويكب بينو، قام فريق ناسا المتخصص بتطوير أدوات جديدة للوصول إلى العينة. وقد ضمن عملهم الدقيق أن الملوثات الكوكبية لم تفسد الصخور القديمة، مع الحفاظ على أدلةها المدمجة حول أصول النظام الشمسي.

السؤال

هل يستطيع العلماء العثور على أدلة على العناصر الأساسية للحياة المحفوظة داخل عينات الكويكبات، دون أن تعترض الملوثات الأرضية الطريق؟

النتائج

انطلقت مهمة OSIRIS-REx في سبتمبر 2016 ووصلت إلى كويكب قريب من الأرض يسمى بينو في ديسمبر 2018. وبعد ما يقرب من عامين من الملاحظات، هبطت المركبة الفضائية على الكويكب وأخذت عينة من سطحه. كان جمع أجزاء من الكويكب مهمة معقدة، ولكن كانت هناك تحديات أخرى تنتظرنا.

بدأ العمل الشاق حقًا في سبتمبر 2023، عندما قامت علبة تحتوي على صخور وحطام من الكويكب بالهبوط بمساعدة المظلة في صحراء يوتا. تحركت الفرق الأرضية بسرعة لاستعادتها ونقلها إلى غرفة نظيفة، حيث تم توصيلها بتدفق مستمر من النيتروجين. تم تصميم عملية تطهير النيتروجين، كما يسميها العلماء، لمنع الملوثات الأرضية من الوصول إلى أي مكان بالقرب من قطع بينو، مما يضمن بقاء العينة نقية للتحليل العلمي.

ومع ذلك، كانت هناك مشكلة واحدة: كان رأس TAGSAM (آلية الحصول على العينات التي تعمل باللمس)، حيث يتم تخزين الجزء الأكبر من عينة الكويكب، عالقًا. عادت المهمة إلى الأرض بحوالي 250 جرامًا من الكويكب، بالإضافة إلى 70 جرامًا أخرى من المواد الإضافية التي تم العثور عليها خارج حاوية العينة. ومع ذلك، لا يمكن إزالة اثنين من أدوات التثبيت الـ 35 الموجودة على رأس TAGSAM باستخدام الأدوات المعتمدة مسبقًا للاستخدام في صندوق قفازات OSIRIS-REx، مما يمنع فرق المهمة من الوصول إلى المواد الثمينة الموجودة بداخله.

في نوفمبر 2023، بدأ فريق التنظيم في تطوير أدوات جديدة يمكن وضعها داخل صندوق القفازات المتخصص؛ استغرق الأمر شهرين، لكن المهندسين تمكنوا أخيرًا من إزالة اثنين من أدوات التثبيت المزعجة من رأس جهاز أخذ العينات بمساعدة الأدوات الجديدة.

لماذا فعلوا ذلك

وكانت هذه أول مهمة لناسا لاستعادة عينات من كويكب في الفضاء. وكان الهدف هو إعادة المواد التي لم يمسها الغلاف الجوي للأرض. ولهذا السبب، بمجرد وصول عينة الكويكب إلى الأرض، أصبحت حمايتها هي الأولوية القصوى للمهمة.

“إنه نهج من مرحلتين؛ قال سلفادور مارتينيز، OSIRIS: “فيما يتعلق باسترجاع العينة، هناك إجراء لتفكيك العلامات، وهي آلية معقدة للغاية، والأسلوب الآخر هو التأكد من أن لديك الأدوات المناسبة والمعدات المناسبة لمساعدتك في القيام بذلك”. -REx مهندس تطوير التكنولوجيا الرئيسي. “كان فريقنا الهندسي ينظر في العملية ثم يطور أي أجهزة… ويصنع نماذج أولية، ويخضع للاختبار وتقييم كيفية عمل الأشياء، والتأكد من أننا قدمنا ​​لهم جميع المعدات التي نعتقد أنها ضرورية.”

وأضاف: “قبل وصول العينة إلى هنا، عليك الاستعداد قدر الإمكان، وكما نعلم، تعود الأشياء من الفضاء، وهناك دائمًا درجة كبيرة من عدم اليقين بشأن بعض هذه الأشياء”.

وتتلوث النيازك التي تسقط على الأرض من تلقاء نفسها بهذه العملية، ويصبح من الصعب تتبع مصدرها في الكون الشاسع. ومع عينة بينو، خلق العلماء فرصة لفحص صخرة فضائية كما لو أنها لا تزال موجودة. وهنا جاء فريق التنظيم.

قالت نيكول لونينج، كبيرة أمناء عينات OSIRIS-REx: “هدفنا الأساسي هو حماية العينة”. “إن الكثير مما فعلناه في تدريباتنا لتطوير إجراء لكيفية تفكيك العلامات كان يركز على حماية العينة التي كانت بداخلها، حتى نتمكن من تقليل احتمالية كسر هذه الصخور أو انسكابها. “

من السهل التوصل إلى أدوات مختلفة لفك أدوات التثبيت المعيبة، ولكن الحيلة تكمن في القيام بذلك دون تهديد سلامة العينة.

قال لونينج: “كان ذلك في الواقع معقدًا إلى حد ما، لأنني أعلم من الخارج أن الكثير من الناس يرون رأس TAGSAM وليس من الصعب تفكيكه إذا كنت لا تهتم بسكب ما بداخله أو حماية ما بداخله”. “وهذا هو التحدي الكبير حقًا بالنسبة لنا.”

لماذا هم الفائز

قبل هبوط العينة، أجرى فريق التنظيم مئات التدريبات. كان أعضاء الفريق قلقين بشأن احتمالية وجود رأس عينة عالقًا وحاولوا الاستعداد لذلك قدر الإمكان. وبما أن هذا لم يحدث من قبل، كان هناك الكثير من الأشياء المجهولة.

بينو هو كويكب صغير قريب من الأرض، ويمر بالقرب من الأرض كل ست سنوات أو نحو ذلك. ومن المحتمل أن يكون الكويكب قد انفصل عن صخرة فضائية أكبر بكثير وغنية بالكربون منذ حوالي 700 مليون إلى 2 مليار سنة، وانجرف بالقرب من الأرض منذ ذلك الحين. كانت مهمة OSIRIS-REx التي تبلغ تكلفتها 1.16 مليار دولار معقدة للغاية منذ البداية، واقتصر الأمر الآن على اثنين من أدوات التثبيت. واجه فريق التنظيم المكلف باستعادة العينة تحديًا هائلاً: إخراج أجزاء بينو دون المساس بالمهمة بأكملها.

وأجرى العلماء تحليلا مبكرا لعينة الكويكب ووجدوا وفرة من جزيئات الكربون والماء، مما يدعم النظرية القائلة بأن اللبنات الأساسية للحياة ربما شقت طريقها إلى الأرض عبر اصطدام الصخور الفضائية. لا يزال هناك الكثير من بينو لتحليله.

ما هو التالي

وقال لونينج: “بعد أن قمنا بإزالة تلك السحابات، كان الأمر أشبه إلى حد ما بالعودة إلى المكان الذي توقعنا أن نكون فيه في أواخر أكتوبر”. “لقد قمنا بتخزين وتنظيف كل هذه المعدات والأشياء الأخرى التي كانت جاهزة، ولذا عدنا نوعًا ما إلى المسار الذي كنا نتوقعه.”

ويتم تقسيم قطع الكويكب التي تم إرجاعها بين فريق تحليل العينات المكون من 230 عالمًا عالميًا للتعمق في تكوين بينو.

الآن بعد أن أصبحت العينة في أيدي فريق المعالجة، يمكن لفريق التنظيم إلقاء نظرة على العملية ومحاولة معرفة سبب التصاق تلك المثبتات بالضبط. تعد أدوات التثبيت سيئة السمعة جزءًا من مجموعة أجهزة الطيران التي تم إرجاعها للبعثة، وستكون بمثابة وسيلة لدراسة المهمة للتطبيقات المستقبلية.

الفريق

نيكول لونينج، أمينة OSIRIS-REx في مركز جونسون للفضاء؛ وكيفن رايتر، نائب رئيس عملية التنظيم في OSIRIS-REx؛ كريستوفر سنيد، نائب أمين العينة في مركز جونسون للفضاء؛ كيمبرلي ألومز، قائدة مشروع التنظيم لـ OSIRIS-REx ومديرة قسم التنظيم؛ وميليسا رودريغيز، المقاول الرئيسي لمجموعات المواد الفلكية التابعة لوكالة ناسا؛ راشيل فانك، المعالج الرئيسي في مختبر OSIRIS-REx؛ سلفادور مارتينيز، مهندس معالجة المواد الفلكية الرئيسي في OSIRIS-REx؛ ونفتالي هيرنانديز، مهندس معالجة المواد الفلكية في OSIRIS-REx؛ وغابرييل لوغو، مهندس معالجة المواد الفلكية في OSIRIS-REx؛ وايلاند كونيلي، مهندس معالجة المواد الفلكية؛ وجوليا بلامر، معالج الجسيمات الصغيرة الذي يدعم OSIRIS-REx؛ ماري مونتويا، معالج جزيئات المواد الفلكية OSIRIS-REx؛ جنة الفردوس، معالج مواد فلكية يدعم OSIRIS-REx؛ كيرتس كالفا، معالج المواد الفلكية الذي يدعم OSIRIS-REx؛ كارلا غونزاليس، معالج مواد فلكية يدعم OSIRIS-REx.

انقر هنا لرؤية جميع الفائزين في معرض Gizmodo للعلوم لعام 2024.