Récupérer un échantillon d'astéroïde n'est pas une tâche facile. Faire le travail les yeux bandés est encore plus difficile. C'est pourquoi les scientifiques ont équipé le vaisseau spatial OSIRIS-REx d'une paire d'yeux pour tout regarder se dérouler.

Les origines de la NASA, Interprétation spectrale, Identification des ressources, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx) lancé le 8 septembre 2016, et se rend vers un astéroïde proche de la Terre connu sous le nom de Bennu, récolter un échantillon de matériau de surface, et le ramener sur Terre pour étude. Un trio de caméras capturera tout.

La suite de caméras OSIRIS-REx, ou OCAMS, se compose de trois caméras. PolyCam est une caméra haute résolution qui va acquérir les premières images de Bennu et effectuer une première cartographie de l'astéroïde. MapCam est une caméra de moyenne résolution qui cartographiera l'astéroïde en couleur et recherchera des satellites et des panaches de poussière. SamCam documentera le processus d'échantillonnage. Le vaisseau spatial stockera les images capturées par OCAMS et les enverra à l'équipe OSIRIS-REx tous les quelques jours.

Les scientifiques ont conçu la suite de caméras pour qu'elle soit fonctionnellement redondante, ce qui signifie que si l'une des caméras tombe en panne pendant la mission, les deux autres caméras peuvent se tenir debout.

"Quand vous avez une mission critique comme celle-ci, vous voulez de la redondance, " dit Christian d'Aubigny, Scientifique adjoint de l'OCAMS à l'Université de l'Arizona, Tucson. "Les caméras ont un certain chevauchement dans leurs capacités. Ce ne sont pas des copies exactes les unes des autres, mais si on échoue, ils peuvent toujours faire le travail."

La première caméra à voir Bennu s'appelle PolyCam. Semblable à un mathématicien - un humain qui est habile à faire plusieurs choses différentes - PolyCam peut effectuer un large éventail de tâches optiques.

PolyCam dispose d'un mécanisme de mise au point qui lui permet de se recentrer de l'infini à environ 500 pieds (0,15 kilomètre), qui permet à PolyCam de passer de la détection d'étoiles et d'astéroïdes de loin à la résolution de petits cailloux à la surface de l'astéroïde.

PolyCam a une meilleure acuité visuelle, ou la netteté de la vision, qu'un aigle. Plusieurs espèces d'aigles peuvent voir de petits objets tels que des proies jusqu'à 3 km. Mais avec sa haute résolution, PolyCam peut acquérir des images d'objets de taille similaire sur Bennu à une distance d'environ 30 à 60 miles (48,2 à 96,5 kilomètres) pour déterminer sa forme et comprendre comment les scientifiques peuvent manœuvrer le vaisseau spatial autour de l'astéroïde.

Une fois que PolyCam a effectué une cartographie initiale de l'astéroïde, les scientifiques utiliseront la caméra pour identifier un site où le vaisseau spatial pourrait collecter un échantillon de la surface de Bennu aussi exempt de dangers que possible, tels que les rochers et les pentes spectaculaires.

"Déjà, à environ 2 miles (3,5 kilomètres), nous divisons la surface de l'astéroïde en "go" et "no go", " a déclaré Bachar Rizk, Scientifique des instruments OCAMS à l'Université de l'Arizona. « Si un endroit est couvert de dangers, nous n'allons tout simplement pas y aller parce que nous ne voulons pas risquer d'endommager le vaisseau spatial."

La deuxième caméra pour avoir un aperçu de Bennu s'appelle MapCam. Cette caméra a un champ de vision plus large que PolyCam et est équipée d'un certain nombre de filtres de couleur dans sa roue à filtres pour aider les scientifiques à identifier les emplacements sur l'astéroïde où des minéraux d'intérêt spécifiques peuvent être présents, en particulier ceux qui peuvent avoir été une fois en contact avec de l'eau liquide.

MapCam recherchera également des satellites et des panaches de poussière, qui peut présenter un danger pour l'engin spatial. Il existe un certain nombre de mécanismes suspectés de formation de panache, comme la sublimation, dans lequel une substance congelée passe directement à un gaz sans passer d'abord par la phase liquide, et la lévitation électromagnétique due à la charge électrique du vent solaire à mesure que l'astéroïde se rapproche du soleil.

"Les astéroïdes sont exposés à beaucoup de rayonnement solaire parce qu'ils n'ont pas d'atmosphère, " dit Rizk. "Ils sont simplement torturés sans pitié par le soleil à chaque fois qu'ils en font le tour."

En raison d'un manque d'eau en surface, les scientifiques prédisent que le régolithe de Bennu, une couche de matériau meuble, y compris la poussière, le sol et la roche brisée-est très sec, semblable à la surface de la lune. Le matériau de surface peut facilement coller aux choses, augmentant le risque de contamination de l'engin spatial OSIRIS-REx lors de l'échantillonnage.

La contamination par la poussière est particulièrement préoccupante pour la troisième caméra du vaisseau spatial, la SamCam. Cette caméra est une basse résolution, caméra grand angle conçue pour se rapprocher de l'astéroïde afin de documenter l'acquisition de l'échantillonnage. Quand vient le temps de récupérer un échantillon, SamCam devra pouvoir conserver sa fonctionnalité jusqu'à trois tentatives.

Pour lutter contre cette menace potentielle, l'équipe de l'Université d'Arizona a fourni à SamCam plusieurs copies du même filtre, qui sont placés devant l'optique de la caméra pour servir de cache. Les filtres permettent de s'assurer que l'appareil photo dispose d'un écran sans poussière, une visualisation dégagée de l'événement d'échantillonnage au cas où l'échantillonnage doit être répété.

L'équipe a également dû tenir compte du rayonnement des rayons gamma et des rayons X lors de la conception de l'OCAMS. Les scientifiques ont logé les caméras dans une armure faite de titane et d'aluminium solides. Ces matériaux peuvent bloquer les radiations que rencontrera OSIRIS-REx au cours de la mission. Les lentilles sont faites de matériaux, comme le dioxyde de silicium, qui résistent aux radiations, ainsi qu'un certain nombre d'autres types de verre infusés de cérium, qui empêche le verre de devenir opaque lorsqu'il est exposé à des niveaux élevés de rayonnement.

"Nous avons essayé de penser à tout ce à quoi le vaisseau spatial pourrait être soumis et d'en tenir compte, " a déclaré Rizk. " C'est un processus de simulations en plusieurs étapes, les tests et la conception pour s'assurer que les caméras fonctionnent correctement et que nous obtenons les meilleures images possibles."

Une équipe collaborative d'ingénieurs et de scientifiques du Laboratoire lunaire et planétaire de l'Université de l'Arizona, du Collège des sciences optiques et du Laboratoire de dynamique spatiale de l'Université de l'Utah a passé quatre ans et demi à concevoir et à construire OCAMS.

"À la fin, l'équipe OCAMS de l'Université d'Arizona a fait un excellent travail de conception, construire et tester la suite de caméras, " dit Brent Bos, Responsable de la discipline optique OSIRIS-REx au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Les yeux d'OSIRIS-REx sont un élément essentiel de la récupération d'un échantillon d'astéroïde, qui aidera les scientifiques à étudier comment les planètes se sont formées et comment la vie a commencé, ainsi que d'améliorer notre compréhension des astéroïdes qui pourraient avoir un impact sur la Terre.