オシリス・レックス

オシリス・レックスオシリス・アペックス
オシリス・レックス宇宙船のアーティストによる想像図
名前オシリス・レックスオシリス・アペックス
ミッションタイプ小惑星サンプルリターン[ 1 ]
オペレーターNASA /ロッキード・マーティン
コスパーID2016-055A
SATCAT番号41757
Webサイトwww.asteroidmission.org​​
ミッション期間7年（計画）小惑星滞在日数889日（実際）9年4ヶ月15日（経過）
宇宙船の特性
メーカーロッキード・マーティン
打ち上げ質量2,110 kg (4,650 ポンド) [ 2 ]
乾燥質量880 kg (1,940 ポンド)
寸法2.44 × 2.44 × 3.15 m (8 フィート 0 インチ × 8 フィート 0 インチ × 10 フィート 4 インチ)
力1226～3000ワット
ミッション開始
発売日2016 年 9 月 8 日、23:05 UTC [ 3 ]
ロケットアトラス V 411 (AV-067)
発射場ケープカナベラルSLC-41
請負業者ユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）
ミッション終了
廃棄サンプルリターンカプセル：回収済み
着陸日サンプルリターンカプセル：2023年9月24日 14:52 UTC [ 4 ]
着陸地点ユタ州試験訓練場[ 4 ]
軌道パラメータ
参照システムベンヌ中心
高度0.68 ～ 2.1 km (0.42 ～ 1.30 マイル) [ 5 ] [ 6 ]
期間22～62時間[ 7 ] [ 6 ]
地球のフライバイ
最接近2017年9月22日[ 2 ] [ 8 ]
距離17,237 km (10,711 マイル)
ベンヌ探査機
軌道挿入2018年12月31日[ 9 ]（集合：2018年12月3日）
軌道離脱2021年5月10日[ 10 ]
サンプル質量約121.6グラム（4.29オンス）[ 11 ] [ 12 ]
ベンヌ着陸船
着陸日2020年10月20日 22:13 UTC ( 2026-01-23UTC07:54:56 )
着陸地点"ナイチンゲール"
ベンヌのフライバイ
最接近2021年4月7日[ 13 ]
距離3.5 km (2.2 マイル)
OSIRIS-RExミッションのロゴ
打ち上げ構成のOSIRIS-REx

オシリス・レックス[ a ]は、 NASAの小惑星研究およびサンプルリターンミッションであり、炭素質の地球近傍小惑星である101955ベンヌを訪れ、サンプルを収集しました。[ 14 ] 2023年9月に持ち帰られた物質により、科学者は太陽系の形成と進化、惑星形成の初期段階、地球上の生命の形成につながった有機化合物の源について、より詳しく知ることができると期待されています。[ 15 ]主要なオシリス・レックス（レゴリス探査機）ミッションの完了後、宇宙船は小惑星99942アポフィス（オシリス・アペックス（アポフィス探査機）と改名）へのフライバイを行う予定です。[ 16 ]

オシリス・レックスは2016年9月8日に打ち上げられ、2017年9月22日に地球を通過し、2018年12月3日にベンヌにランデブーした。 [ 17 ]その後2年間、サンプルを採取するのに適した場所を探すために表面の分析を行った。 2020年10月20日、オシリス・レックスはベンヌに着陸し、サンプルの採取に成功した。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]オシリス・レックスは2021年5月10日にベンヌを出発し[ 22 ] [ 23 ]、2023年9月24日にサンプルを地球に帰還し[ 24 ] 、その後、 99942 アポフィスを調査する延長ミッションを開始し、2029年4月にそこに到着する予定である。

ベンヌが研究対象に選ばれたのは、太陽系誕生の「タイムカプセル」だからである。[ 25 ]ベンヌは非常に暗い表面を持ち、炭素質C型小惑星のサブタイプであるB型小惑星に分類される。このような小惑星は原始的であると考えられており、形成時から地質学的変化がほとんどない。特にベンヌが選ばれたのは、生命に必要な有機分子の主要成分であり、地球形成前の物質の代表でもある、純粋な炭素質物質が利用できるためである。アミノ酸などの有機分子は、これまでにも隕石や彗星のサンプルで発見されており、生命に必要な成分の一部は宇宙空間で自然に合成できることを示している。[ 1 ]

OSIRIS-RExミッションの費用は約8億ドル[ 26 ]で、アトラスVロケットの費用は約1億8,350万ドル[ 27 ]含まれていない。OSIRIS -APEX延長ミッションにはさらに2億ドルの費用がかかる[ 16 ] 。これは、ジュノーとニューホライズンズに続き、ニューフロンティア計画で選ばれた3番目の惑星科学ミッションである。主任研究者はアリゾナ大学のダンテ・ラウレッタ[ 28 ]で、当初の主任研究者であるマイケル・ジュリアン・ドレイクがNASAからミッションの承認を得てから4か月後に亡くなった後、2011年に引き継いだ。

オシリス・レックスは、小惑星からサンプルを持ち帰った最初のアメリカの宇宙船です。これまでにも、 2010年にイトカワ（25143番地）を訪れた日本の探査機「はやぶさ」、そして2018年6月に リュウグウ（162173番地）を訪れた「はやぶさ2」が小惑星からサンプルを持ち帰っています。

ミッション

OSIRISミッションの全体的な管理、エンジニアリング、ナビゲーションはNASAゴダード宇宙飛行センターが 担当し、アリゾナ大学月惑星研究所が主要な科学運用を担当しています。ロッキード・マーティン・スペース・システムズが宇宙船の製造とミッション運用を担当しています。[ 2 ]科学チームには、米国、カナダ、フランス、ドイツ、英国、イタリアのメンバーが含まれています。[ 29 ]

約2年間の旅の後、宇宙船は2018年12月に小惑星101955ベンヌとランデブーし[ 30 ]、約5km（3.1マイル）の距離で505日間の表面マッピングを開始しました。[ 1 ]このマッピングの結果は、ミッションチームが小惑星の表面から少なくとも60g（2.1オンス）の物質のサンプルを採取する場所を選択するために使用されました。[ 31 ]その後、サンプルを収集するためにロボットアームを伸ばすことができるように、接近（着陸なし）が行われました。[ 32 ]

物質（121.6グラム（4.29オンス））の採取に成功した後、[ 11 ]サンプルは46キログラム（101ポンド）のカプセルに入れて地球に帰還した。このカプセルは、宇宙探査機スターダストで81P/ワイルド彗星のサンプルを回収した際に使用されたものと同様のものである。地球への帰路は往路よりも短かった。カプセルは2023年9月24日にユタ州試験訓練場にパラシュートで着陸し、ジョンソン宇宙センターに輸送され、専用の研究施設で処理された。[ 1 ]

  • 小惑星ベンヌ、OSIRIS-REx 探査機によって撮影、2018 年 12 月 3 日
    小惑星ベンヌ、OSIRIS-REx 探査機によって撮影、2018 年 12 月 3 日
  • OSIRIS-RExミッション概要ビデオ
  • オシリス・レックスの打ち上げ

打ち上げ

打ち上げは2016年9月8日23時05分（UTC）にケープカナベラル宇宙発射施設41からユナイテッド・ローンチ・アライアンスの アトラスV411ロケットで行われた。[ 3 ] 411ロケットの構成は、RD-180を動力源とする第1段とAJ-60A固体燃料ブースター1基、そしてセントール上段で構成されている。[ 33 ]オシリス・レックスは点火から55分後に打ち上げ機から分離された。[ 2 ]打ち上げはミッション主任研究者によって「まさに完璧」と宣言され、打ち上げ前も打ち上げ中も異常はなかった。[ 34 ]

巡航段階

オシリス・レックスは、太陽電池パネルの展開、推進システムの起動、地球との通信リンクの確立に成功した後、打ち上げロケットから分離されて間もなく巡航段階に入った。[ 34 ]地球からの双曲線脱出速度は約 5.41 km/s (3.36 mi/s) であった。[ 35 ] 2016 年 12 月 28 日、宇宙船は 354 kg (780 lb) の燃料を使用して速度を 431 m/s (1,550 km/h) 変更する初の深宇宙操作に成功した。[ 36 ] [ 37 ] 2017 年 1 月 18 日の追加の小規模なスラスタ噴射により、2017 年 9 月 22 日の地球重力アシストに向けて進路がさらに調整された。 [ 36 ]巡航段階は 2018 年 12 月にベンヌに遭遇するまで続き、[ 30 ]その後科学研究およびサンプル収集段階に入った。[ 36 ]

巡航期間中、OSIRIS-RExは太陽-地球間L4ラグランジュ点を通過する際に、地球トロヤ群小惑星として知られる地球近傍天体の探索に使用された。2017年2月9日から20日の間、OSIRIS-RExチームは探査機のMapCamカメラを用いてこれらの天体の探索を行い、アリゾナ大学の科学者が処理できるように毎日約135枚の調査画像を撮影した。新たなトロヤ群小惑星は発見されなかったものの、この探索は有益であった。[ 38 ]これは、探査機がベンヌに接近する際に必要な作業と非常に類似しており、天然衛星やその他の潜在的な危険を探索していたためである。[ 37 ] [ 39 ] 2017年2月12日、木星から673 × 10 6  km（418 × 10 6  mi）の地点で、オシリス・レックス搭載のポリカム観測装置が巨大惑星とその3つの衛星、カリスト、イオ、ガニメデの撮影に成功した。[ 40 ]^^

オシリス・レックスは2017年9月22日に地球を通過した。[ 41 ]

到着と調査

2018年12月3日、NASAはオシリス・レックスがベンヌの速度と軌道に約19km（12マイル）の距離で一致し、事実上小惑星に到達したことを確認した。オシリス・レックスは12月を通してベンヌの表面をより接近させ、最初は約6.5km（4.0マイル）の高度で通過し、ベンヌの形状と軌道をさらに精密化した。オシリス・レックス探査機による小惑星表面の予備的な分光調査では、粘土の形で含水鉱物の存在が検出された。研究者たちはベンヌは水を保持するには小さすぎると疑っているが、水酸基はベンヌが分離する前の母天体に存在した水に由来する可能性がある。[ 42 ] [ 43 ]

オシリス・レックスは、2018年12月31日に高度約1.75km（1.09マイル）でベンヌの周回軌道に入り、サンプル採取地点の選定のための大規模なリモートマッピングおよびセンシングキャンペーンを開始しました。これは、探査機が天体を周回した距離としては最短であり、ロゼッタがチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星（67P）を周回した高度7km（4.3マイル）よりも近い距離です。[ 17 ] [ 44 ]この高度では、探査機はベンヌを周回するのに62時間を要しました。[ 45 ]詳細な調査の終了後、探査機は半径1km（0.62マイル）のより近い軌道に入りました。[ 46 ]

OSIRIS-RExのアニメーション
太陽の周り
101955年頃ベンヌ
ベンヌへの着陸
地球への着陸
  オシリス・レックス ·  101955 ベンヌ ·  地球 ・  太陽

サンプル取得

TAGSAM機器の動作を示すアーティストによる概念図

手順

サンプル採取の前にリハーサルが行われ、その間、太陽電池パネルはY字型の構成に上げられ、接触中に塵が堆積する可能性を最小限に抑え、接触中に宇宙船が転倒した場合（最大45°）に備えて地上高を高めました。[ 29 ]降下は非常にゆっくりと行われ、接触前のスラスタの点火を最小限に抑えることで、未反応のヒドラジン推進剤による小惑星表面の汚染の可能性を減らしました。2020年10月20日、加速度計を使用してベンヌの表面との接触が検出され、衝撃力はTAGSAMアームのバネによって分散されました。[ 47 ]

TAGSAM装置が地表に接触すると、窒素ガスが噴射され、2cm（0.8インチ）未満のレゴリス粒子がロボットアームの先端にあるサンプラーヘッドに吹き込まれました。衝突の可能性を軽減するため、5秒のタイマーが採取時間を制限し、その後、探査機は後退操作を行って安全に離脱しました。[ 29 ]

計画では、OSIRIS-RExは数日後にブレーキ操作を行い、小惑星からの漂流を停止させ、再度サンプル採取を行う必要がある場合に備えていました。その後、TAGSAMヘッドの画像を撮影し、サンプル採取が行われたことを確認します。サンプルが採取された場合、探査機はサンプルアームの短軸を中心に回転し、慣性モーメントを測定することでサンプルの質量を算出し、必要な60g（2.1オンス）を超えていないかを確認します。

サンプル容器の画像から大量の物質が採取されたことが明らかになったため、ブレーキ操作と回転操作は中止されました。採取された物質の一部は、一部の物質が容器のシールを破って漏れ出ており、これは容器の機構を詰まらせていたためです。採取された物質は、サンプルリターンカプセルに直ちに保管される予定でした。[ 48 ] [ 29 ] 2020年10月28日、サンプルコレクターヘッドはリターンカプセルに固定されました。ヘッドがコレクターアームから分離された後、アームは打ち上げ時の構成に引き込まれ、サンプルリターンカプセルの蓋が閉じられ、地球への帰還準備のためにラッチがかけられました。[ 49 ] [ 50 ]

バルクサンプリング機構に加えて、サンプリングヘッドの端にある小さなステンレス鋼のループ（ベルクロ）で作られた接触パッド[ 51 ]が、10μm未満のダスト粒子を受動的に収集しました。1mmです。

オペレーション

最終候補の4つのサンプルサイト
2020年10月のサンプル収集の成功。OSIRIS-RExがナイチンゲールサンプルサイトに着陸した様子が映っている。
ナビゲーションカメラで撮影したサンプル採取の様子（2020年10月20日 00:47）
TAGSAMの頭部の画像は、ベンヌから採取された岩石や塵で満たされており、物質が宇宙に漏れ出ていることを示している。
オシリス・レックスは2020年10月に小惑星ベンヌのサンプルを無事に収納した。
サンプル容器が閉じます。

NASAは2019年8月に、ナイチンゲール、カワセミ、ミサゴ、サンドパイパーという最終的な4つの候補サンプル採取地点を選定した。[ 52 ] 2019年12月12日、NASAはナイチンゲールを主要サンプル採取地点、オスプレーをバックアップ地点として選定したことを発表した。[ 53 ]どちらもクレーター内にあり、ナイチンゲールはベンヌの北極近くにあり、オスプレーは赤道近くにあった。[ 54 ]

NASAは2020年8月下旬に最初のサンプル採取を行う予定だった。[ 55 ] NASAが当初計画していたタッチアンドゴー（TAG）サンプル採取は2020年8月25日に予定されていたが、2020年10月20日22:13 UTCに再スケジュールされた。[ 56 ] [ 57 ] 2020年4月15日、ナイチンゲールサンプルサイトで最初のサンプル採取リハーサルが無事に実施された。この演習では、OSIRIS-RExを地表から65メートル（213フィート）まで接近させ、その後バックアウェイ燃焼を実施した。[ 58 ] [ 59 ] 2回目のリハーサルは2020年8月11日に無事完了し、OSIRIS-RExを地表から40メートル（130フィート）まで降下させた。これは、2020年10月20日22時13分（UTC）に予定されているサンプル採取前の最後のリハーサルでした。[ 60 ] [ 61 ]

2020年10月20日22時13分（UTC）、オシリス・レックスは地球から2億マイル（3億2000万キロメートル）離れたベンヌに着陸することに成功した。[ 62 ] [ 63 ] NASAは、サンプル採取中に撮影された画像により、サンプラーが接触したことを確認した。探査機は目標地点から92センチメートル（36インチ）以内に着陸した。[ 64 ] [ 65 ]着陸後、オシリス・レックスによって少なくとも2オンス（57グラム）の重さがあると推定される小惑星のサンプルが採取された。[ 18 ] TAGSAMヘッドを撮影した後、NASAは、サンプルを内部に保持するためのマイラーフラップに岩が挟まっており、サンプルがゆっくりと宇宙に逃げ出したと結論付けた。[ 66 ]フラップによるサンプルのさらなる損失を防ぐため、NASAはサンプルの質量を測定するために計画されていた回転操作と航法ブレーキ操作を中止し、サンプルを当初の予定である2020年11月2日ではなく2020年10月27日に収納することを決定した。当初の予定は無事に完了した。TAGSAMアームがサンプル回収カプセル（SRC）を適切な捕捉位置に移動させた後、コレクターヘッドがSRC上空に浮かんでいるのが観測され、その後コレクターヘッドはSRCの捕捉リングに固定された。[ 66 ]

2020年10月28日、ヘッドがサンプルリターンカプセルのキャプチャリングに装着された際、宇宙船は「バックアウトチェック」を実施し、TAGSAMアームをカプセルから引き抜くよう指示しました。この操作は、コレクターヘッドを引っ張り、コレクターヘッドを固定するラッチがしっかりと固定されていることを確認するために設計されています。テスト後、ミッションチームはテレメトリを受信し、ヘッドがサンプルリターンカプセルに適切に固定されていることを確認しました。その後、2020年10月28日、TAGSAMアームの2つの機械部品が切断されました。これらは、サンプル採取中にTAGSAMヘッドに窒素ガスを送るチューブと、TAGSAMアーム本体です。その後数時間かけて、ミッションチームは宇宙船に対し、サンプル採取中にTAGSAMヘッドを通してサンプルをかき混ぜていたチューブを切断し、コレクターヘッドをTAGSAMアームから分離するよう指示しました。チームはこれらの作業が完了したことを確認すると、2020年10月28日に宇宙船にサンプルリターンカプセルを閉じて密封するよう指示しました。これはベンヌのサンプルのサンプル収納プロセスの最終段階です。[ 67 ] SRCを密封するために、宇宙船は蓋を閉じ、内部の2つのラッチを固定しました。画像を検査したところ、収納手順中にコレクターヘッドからいくつかの粒子が漏れ出ているのが観察されましたが、チームはヘッド内部に必要な60 g（2.1オンス）を超える、つまり121.6 g（4.29オンス）という十分な量の物質が残っていると確信していたため、粒子が収納プロセスを妨げることはないことが確認されました。[ 11 ]ベンヌのサンプルは安全に保存され、地球への旅の準備が整いました。コレクターヘッドがSRC内に安全に保管されているため、サンプルの破片が失われることはありません。[ 68 ]

サンプル返却

着陸後、回収チームの2人が帰還カプセルを検査している。
帰還カプセルの着陸時のクローズアップ写真
ユタ州における帰還カプセルの予想着陸地点

2021年4月7日、オシリス・レックスはベンヌの最後の飛行を終え、小惑星から離れ始めました。[ 69 ] 2021年5月10日、探査機はベンヌ付近を離れ、小惑星のサンプルを積んで地球への2年間の旅を始めました。[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]

2023年9月24日午前4時42分MDT、地球から63,000マイル（101,000キロメートル）の距離でサンプルリターンカプセルを放出し、時速27,650マイル（44,500キロメートル/時）で大気圏に再突入した。 [ 73 ]配線のミスにより、ドローグパラシュートは100,000フィート（30,400メートル）で計画通りに展開しなかった。[ 74 ]しかし、宇宙船が約9,000フィート（2,700メートル）に達した時にメインパラシュートが解放され、予想よりも高い速度であったにもかかわらず展開を生き延びた。[ 74 ]午前8時52分MDT頃、カプセルは予測より1分早く、時速11マイル（18キロメートル/時）でユタ州試験訓練場に着陸した。[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]主宇宙船は、2029年にアポフィスへの延長ミッションであるOSIRIS-APEXに向けて地球を離れる軌道に移動した。[ 77 ]

午前10時15分（MDT）、カプセルはヘリコプターで着陸地点から回収されました。サンプルはNASAの宇宙物質研究探査科学局（ARES）と日本の地球外サンプルキュレーションセンターで分析されます。[ 76 ] [ 78 ]小惑星サンプルの材料要請はARESによって検討され、世界中の組織に配布されます。[ 23 ]

2023年10月11日、回収されたカプセルが開封され、小惑星サンプルの内容物が「初公開」された。[ 12 ] 2023年12月13日にはさらに詳細な調査が報告され、その組成を特定するために研究が必要な有機分子や未知の物質が明らかになった。[ 79 ] [ 80 ]

いくつかの破損した留め具のせいですぐに開けることはできなかったが、3か月後の2024年1月13日にNASAは回収された容器を完全に開けたと報告した。[ 81 ] [ 82 ]合計で121.6グラム（4.29オンス）の小惑星物質がサンプル容器から回収された。[ 11 ] [ 83 ]

サンプルは2024年4月1日から世界中の科学者の要請により研究に利用可能となった。[ 84 ] 2024年5月15日には、返送されたサンプルの予備的な分析研究の概要が報告された。[ 85 ] 2025年1月、NASAはサンプルに生命の証拠は見られなかったものの、その内容から生命の出現に必要な条件が初期の太陽系に広く存在していた可能性が高いことが示唆されると明らかにした。[ 86 ]サンプルに含まれる揮発性物質であるアンモニアの量は、ベンヌがより寒い宇宙の外側の領域から出現したことを示している。[ 86 ]

2025年1月、ベンヌから持ち帰られたサンプルから、炭素と窒素を豊富に含む幅広い有機化合物が確認されたと報告されました。これには、陸生生物のタンパク質を構成する20種類のアミノ酸のうち14種類、そしてDNAとRNAの必須構成要素である4種類の核酸塩基（アデニン、チミン、シトシン、グアニン）すべてが含まれています。サンプルには左利き型（L）と右利き型（D）のアミノ酸がほぼ同量含まれており、ベンヌのような小惑星が地球の生化学の形成に貢献したのではないかという疑問が生じています。[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]

延長ミッション OSIRIS-APEX

2022年4月25日、NASAはミッションの延長を確認した。2023年9月24日に地球にサンプルを投下した後、ミッションはOSIRIS-APEX（「APophis EXplorer」）となった。[ 77 ]新しい名前が示すように、次のターゲットは地球近傍小惑星（潜在的に危険な物体）99942アポフィスです。アポフィスは2029年4月13日に地球に非常に接近しますが、このフライバイや近い将来のその後のフライバイで衝突する可能性はありません。アポフィスの観測は2029年4月8日に開始され、数日後の4月21日にOSIRIS-APEXが小惑星とランデブーする予定である。[ 90 ] OSIRIS-APEXはベンヌのときと同様のモードで約18か月間アポフィスの周りを周回する予定である。探査機はベンヌでのサンプル採取と同様に、スラスタを使ってアポフィスの表面をかき乱し、地下とその下の物質を露出させてスペクトル的に調査する操作を行う。[ 16 ]このミッションは当初2026年度予算で中止される予定だったが、議員らが法案にプロジェクトへの継続的な資金提供を盛り込んだことで実現した。

OSIRIS-APEXのアニメーション
太陽の周り
99942アポフィス付近
  オシリス-APEX  ·   99942 アポフィス ·  地球 ・  太陽

名前

OSIRIS-RExとOSIRIS-APEXは頭字語であり、各文字または文字の組み合わせはそれぞれのプロジェクトの一部に関連しています。[ 91 ]

  • O – 起源
  • SI – スペクトル解釈
  • RI – リソース識別
  • S – セキュリティ
  • REx – レゴリス探査機
  • APEX – アポフィス・エクスプローラー

これらの単語はそれぞれ、このミッションの側面を表すために選ばれました。[ 91 ]例えば、security（安全）のSは、地球を危険な地球近傍天体（NEO）の衝突から守ることを意味します。[ 91 ]具体的には、軌道を周回する天体の軌道を変えることができるヤルコフスキー効果をより深く理解することを意味します。 [ 91 ] Regolith Explorerは、このミッションが小惑星ベンヌのレゴリスの組織、形態、地球化学、およびスペクトル特性を研究することを意味し、Apophis Explorerは小惑星アポフィスの研究に対応します。[ 91 ]

2004年にディスカバリー計画でその遺産構想が提案されたとき、それは単にOSIRISと呼ばれ、「レゴリス探査機」の略であるRExは名前の一部としてではなく説明的に使用されていました。[ 92 ]

ミッション名自体はオシリス神に由来する。ミッション副主任研究員（PI）のダンテ・ラウレッタは、主任研究員（PI）のマイケル・ドレイクから「神話マニア」と呼ばれた。「彼はメモ帳に落書きをしながら、このミッションで目指す主要テーマ（生命の起源の研究、資源の特定、小惑星の軌道変更による惑星の安全保障）を捉えようとしていた。そして、古代エジプトの神で最初のファラオの一人だったかもしれないオシリスから、オシリスという名前をもらったことに気づいたのだ。」[ 93 ] [ 94 ]神話のオシリスが人類に農業を教え、エジプトに文明と生命をもたらしたように、OSIRIS-RExは地球生命の起源につながった有機物を含む可能性のある小惑星からサンプルを持ち帰ることを目標としている。[ 95 ]レックスはラテン語で王を意味し、エジプトの神話上の王であるオシリスに由来する。

小惑星ベンヌは、太陽と宇宙の創造と関連づけられた古代エジプト神話の神話上の鳥にちなんで名付けられ、一方、2番目のミッションの小惑星は、混沌と破壊と関連づけられた古代エジプトの神アポフィスにちなんで名付けられました。[ 96 ]小惑星ベンヌとアポフィスは両方とも、オシリス・レックスと同様にエジプト神話の人物にちなんで名付けられています。

科学目標

サンプル返却カプセルのインフォグラフィック

このミッションの科学的目的は以下の通りである。[ 97 ]

  • 構成鉱物と有機化合物の性質、歴史、分布を研究するのに十分な量の、原始的な炭素質小惑星レゴリスのサンプルを持ち帰り、分析する。
  • 原始的な炭素質小惑星の地球全体の特性、化学組成、鉱物組成を地図化し、その地質学的および力学的歴史を特徴づけ、返還されたサンプルの背景情報を提供する。
  • サンプル採取地点におけるレゴリスのテクスチャ、形態、地球化学、スペクトル特性をミリメートル単位のスケールで記録する
  • 潜在的に危険な小惑星のヤルコフスキー効果（物体に対する熱力）を測定し、この効果に寄与する小惑星の特性を制限する
  • 原始的な炭素質小惑星の総合的な地球的特性を特徴付け、小惑星全体の地上望遠鏡データと直接比較できるようにする

望遠鏡による観測により、平均直径が480～511メートル（1,575～1,677フィート）の地球近傍天体（ NEO） 101955 Bennuの軌道が特定された。 [ 98 ] Bennuは436.604日（1.2年）かけて太陽の周りを一周する。この軌道で地球に最接近するのは6年ごとである。軌道は比較的よくわかっているが、科学者らは引き続き精緻化を進めている。最近の計算では2169～2199年に地球に衝突する累積確率が1410分の1（0.071%）とされているため、Bennuの軌道を知ることは極めて重要である。[ 99 ]ミッションの目的の1つは、この軌道に対する非重力効果（ヤルコフスキー効果など）の理解を深め、それらの効果がBennuの衝突確率に与える影響を理解することである。ベンヌの物理的特性を知ることは、将来の科学者が小惑星衝突回避ミッションを開発する際に非常に重要となるだろう。[ 100 ]

仕様

OSIRIS-RExの3Dモデル
OSIRIS-REx 機器デッキ
  • 寸法: 長さ2.4メートル（7フィート10インチ）、幅2.4メートル（7フィート10インチ）、高さ3.15メートル（10.3フィート）[ 2 ]
  • 太陽電池パネル展開時の幅：6.17メートル（20.2フィート）[ 2 ]
  • 電力：2つの太陽電池アレイは、宇宙船の太陽からの距離に応じて1226～3000ワットを生成します。エネルギーはリチウムイオン電池に蓄えられます。[ 2 ]
  • 推進システム：火星探査機用に開発されたヒドラジン一元推進剤システムに基づいており、1,230kg（2,710ポンド）の推進剤とヘリウムを搭載しています。[ 101 ]
  • サンプルリターンカプセルはパラシュート着陸により地球の大気圏に再突入しました。サンプルを収めたカプセルは地球表面から回収され、スターダストミッションと同様に研究されています。

楽器

通信機器に加え、この宇宙船は小惑星を様々な波長で撮影・分析するための機器一式を搭載しており[ 102 ]、地球に持ち帰るための物理サンプルを回収する。惑星協会は、このミッションの探査精神にちなんで名付けられたり、アートワークを宇宙船に搭載されたマイクロチップに保存したりできる、関心のある人々を募るキャンペーンを企画した[ 103 ] 。

OCAMS

イメージングカメラスイート

OSIRIS-RExカメラスイート（OCAMS）は、PolyCam、MapCam、SamCamで構成されています。[ 102 ]これらは、地球全体の地図作成、サンプル採取地点の偵察と特性評価、高解像度画像、サンプル採取の記録を提供することで、小惑星ベンヌに関する情報を取得します。[ 104 ]

  • 20cm（7.9インチ）の望遠鏡であるポリカムは、小惑星への接近時に高解像度の可視光画像を取得し、軌道上からは高解像度の表面画像を取得しました。
  • MapCamは衛星とガス放出プルームを探します。青、緑、赤、近赤外線の4つのチャンネルで小惑星をマッピングし、ベンヌの形状モデルに情報を提供し、サンプル採取場所の候補となる場所の高解像度画像を提供します。
  • SamCamはサンプル取得を継続的に記録します

オヴィルズ

オヴィルズ

オシリス・レックス可視・赤外分光計（OVIRS）は、小惑星表面の鉱物や有機物の地図を作成する分光計です。 [ 102 ] 20mの解像度で小惑星の全面スペクトルデータを提供します。青から近赤外（400～4300nm）までの波長を、 7.5～22nmのスペクトル分解能で地図化します。[ 105 ]このデータはOTESスペクトルと組み合わせて、サンプル採取地点の選択に使用されました。そのスペクトル範囲と分解能は、炭酸塩、ケイ酸塩、硫酸塩、酸化物、吸着水、そして幅広い有機化合物の表面マップを作成するのに十分です。

オーテス

オーテス

オシリス・レックス熱放射分光計（OTES）は、4～50μmの熱赤外線チャンネルにおいて、候補サンプル地点の熱放射スペクトルマップと局所スペクトル情報を提供し、鉱物および有機物質のマッピングを行います。 [ 102 ]波長範囲、スペクトル分解能、および放射測定性能は、ケイ酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酸化物、および水酸化物鉱物を分離・識別するのに十分な性能を備えています。OTESはまた、ベンヌからの全熱放射を測定するためにも使用され、放出される放射線を地球規模で測定するという要件を満たしています。

火星の塵埃の多い表面環境でのMini-TESの性能に基づいて、OTES は光学素子の極度の塵埃汚染に耐えられるよう設​​計されました。

レキシス

レゴリスX線イメージング分光計（REXIS）は、ベンヌのX線分光マップを作成し、元素組成をマッピングしました。[ 102 ] REXISは、マサチューセッツ工科大学（MIT）とハーバード大学の4つのグループによる共同開発であり、開発プロセス全体を通して100人以上の学生が参加する可能性があります。REXISは、既存の飛行実績のあるハードウェアをベースとしているため、技術的リスク、スケジュールリスク、コストリスクを最小限に抑えることができます。[ 106 ]

REXIS は符号化開口軟 X 線 (0.3～7.5 keV) 望遠鏡であり、ベンヌの表土に含まれる元素による太陽 X 線と太陽風の吸収によって生成された、局所的な X 線放射につながる X 線蛍光線放射を画像化します。画像は 21分角の解像度 (700 メートルの距離で 4.3 メートルの空間解像度) で形成されました。画像は、検出された X 線画像を 64×64 要素のランダム マスク (1.536 mm ピクセル) と相関させることによって実現されました。REXIS は、データ ストレージの使用率を最大化し、リスクを最小化するために、各 X 線イベントのデータを保存しました。ピクセルは64 ×64 のビンでアドレス指定され、0.3～7.5 keV の範囲は 5 つの広いバンドと 11 の狭いライン バンドでカバーされました。ベンヌの自転を考慮して、24 秒解像度のタイム タグがイベント データにインターリーブされました。画像は、イベント リストのダウンリンク後に地上で再構築されました。画像は、Ok (0.5 keV) から Fe-Kß (7 keV) までの表面元素の主要線を中心とした16のエネルギーバンドと、代表的な連続スペクトルで同時に生成されました。軌道フェーズ5B（ベンヌの表面から700 mの距離を21日間周回する）では、2 keV以下のエネルギー帯で、小惑星ピクセルあたり少なくとも133イベント/エネルギーバンドが観測されると予想されました。これは、10 mを超えるスケールにおける元素の存在量に関する重要な制約を得るのに十分な情報です。

2019年11月11日、REXISで小惑星を観測していたミッションに携わっていた大学生や研究者たちは、3万光年離れたMAXI J0637-430というブラックホールからのX線バーストを予期せず発見した。 [ 107 ]

オラ

オシリス・レックスレーザー高度計（OLA）は、ミッション全体を通して高解像度の地形情報を提供するスキャンおよびライダー機器です。 [ 102 ] OLAによって受信された情報は、ベンヌの全球地形図、サンプル採取候補地点の地域地図、他の機器のサポート、ナビゲーションおよび重力分析のサポートに使用されます。

OLAは、ベンヌの表面を特定の間隔でスキャンし、小惑星全体の地形図を迅速に作成することで、地域および地球全体の地形図を作成するという主目的を達成します。OLAによって収集されたデータは、小惑星の重心に対する制御ネットワークの開発や、ベンヌの重力研究の強化と改良にも使用されます。

OLAは、1つの共通受信機と、返される情報の解像度を高める2つの補完的な送信機アセンブリを備えています。OLAの高エネルギーレーザー送信機は、1～7.5 km（0.62～4.66 mi）の測距と地図作成に使用されます。低エネルギー送信機は、0.5～1 km（0.31～0.62 mi）の測距と画像化に使用されます。これらの送信機の繰り返し周波数が、OLAのデータ取得速度を決定します。低エネルギー送信機と高エネルギー送信機の両方から発射されるレーザーパルスは、受信望遠鏡の視野と一致するように調整された可動式走査ミラーに向けられ、背景太陽放射の影響が制限されます。各パルスは、ターゲットの距離、方位角、仰角、受信強度、およびタイムタグを提供します。

OLAはカナダ宇宙庁（CSA）の資金提供を受け、カナダのオンタリオ州ブランプトンにあるMDAによって建造された。[ 108 ] OLAは2015年11月17日に宇宙船への搭載のため納品された。[ 109 ] OLAの主任機器科学者はヨーク大学のマイケル・デイリーである。[ 110 ]

タグサム

打ち上げ前のTAGSAMアームテスト

タッチ・アンド・ゴー・サンプル採取機構（TAGSAM）と呼ばれるサンプル回収システムは、長さ3.35 m（11.0フィート）の関節式アームを備えたサンプラーヘッドで構成されています。[ 2 ] [ 102 ]搭載された窒素源は、最大3回のサンプリング試行をサポートし、合計で少なくとも60 g（2.1オンス）のサンプルを採取します。表面接触パッドは、細粒物質も採取します。

TAGSAM 機器と技術のハイライトは次のとおりです。

  • 相対接近速度10 cm/s（3.9 in/s）[ 111 ]
  • 選択した場所から25メートル（82フィート）以内の連絡先
  • OCAMS文書は1Hzでサンプリングする
  • 5秒以内にサンプルを収集し、窒素（N 2）の直接環状ジェットがレゴリスを流動化し、表面接触パッドが表面サンプルを捕捉します。
  • 宇宙船の慣性変化によるバルクサンプル収集の検証；イメージングサンプラーヘッドによる表面サンプル
  • サンプラーヘッドはサンプルリターンカプセルに収納され、地球に帰還した。

JAXAとの協力

はやぶさ2は、 JAXAによる地球近傍小惑星リュウグウ（162173）のサンプル採取ミッションです。2018年6月に小惑星に到着し、2回のサンプル採取に成功した後、2019年11月に出発し、2020年12月に地球に帰還しました。はやぶさ2の回収カプセルは、予定通り2020年12月5日に大気圏に再突入し、オーストラリアに着陸しました。サンプルの内容物は、水分含有量を含む詳細な分析が行われ、小惑星の初期形成に関する手がかりが得られることになっていました。はやぶさ2の主モジュールは、2031年までに次の目的地である小惑星1998KY26へと「押し進める」スイングバイを実施しています。2つのミッションは類似しており、時期も重なっていたため（OSIRIS-RExはまだ帰還段階にあった）、NASAとJAXAはサンプル交換と研究に関する協力協定を締結しました。[ 112 ] [ 113 ]両チームは相互訪問を行い、JAXAの代表者はアリゾナ大学のOSIRIS-REx科学運用センターを訪問し、OSIRIS-RExチームのメンバーは日本を訪れてはやぶさ2チームと会談した。[ 114 ] [ 115 ]両チームは分析のためのソフトウェア、データ、技術を共有しており、最終的には地球に持ち帰られるサンプルの一部を交換する予定である。[ 116 ] [ 117 ]

オシリス・レックスII

オシリス・レックスIIは、2012年に提案されたミッション構想で、オリジナルの探査機を複製し、2機目の探査機で火星の2つの衛星、フォボスとダイモスからサンプルを採取するという二重ミッションを構想していました。このミッションは、これらの衛星からサンプルを採取する最も迅速かつ安価な方法であるとされていました。現在、火星IとIIは、JAXAが主導するMMXと呼ばれる別のミッションの目標となっており、2026年に打ち上げられる予定です。 [ 118 ] [ 119 ] [ 120 ]

  • OSIRIS-RExが捉えたベンヌの最も顕著な表面特徴を解説付きで紹介するツアー
  • ベンヌにおけるOSIRIS-RExのサンプル採取実験の影響
  • 小惑星ベンヌの最初の画像（2018年8月）
    小惑星ベンヌの最初の画像（2018年8月）
  • 330 km (210 マイル) 離れたところからの小惑星ベンヌ (2018 年 10 月 29 日)
    330 km (210 マイル) 離れたところからの小惑星ベンヌ (2018 年 10 月 29 日)
  • 地球と月（左下）と小惑星ベンヌ（右上）（2018年12月）[121]
    地球と月（左下）と小惑星ベンヌ（右上）（2018年12月）[ 121 ]
  • 小惑星ベンヌを背景にしたサンプルリターンカプセル（SRC）（2019年12月）
    小惑星ベンヌを背景にしたサンプルリターンカプセル（SRC）（2019年12月）
  • 「ナイチンゲール」のサンプル採取地点。採取作業の前後の様子が写っている。
    「ナイチンゲール」のサンプル採取地点。採取作業の前後の様子が写っている。
  • 開封された帰還カプセル
    開封された帰還カプセル
  • ヒューストン宇宙センターに展示されているサンプル
    ヒューストン宇宙センターに展示されているサンプル

参照

注記

  1. ^起源、スペクトル解釈、資源識別、セキュリティ、レゴリス探査

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