オシリス・レックス探査機キュレーションチームは、地球に運ばれた小惑星の無傷のサンプルの保護により、2024年ギズモード・サイエンスフェアで受賞しました。小惑星ベンヌの破片が入った容器の留め具2つが引っかかってしまったため、NASAの専門チームはサンプルにアクセスするための新しいツールを開発しました。彼らの綿密な作業により、惑星由来の汚染物質が古代の岩石を損傷することなく、太陽系の起源に関する手がかりを保全することができました。
質問
科学者たちは、地球の汚染物質に邪魔されることなく、小惑星のサンプル内に保存された生命の構成要素の証拠を回収できるでしょうか?
結果
オシリス・レックス探査機は2016年9月に打ち上げられ、2018年12月に地球近傍小惑星ベンヌに到達しました。約2年間の観測を経て、探査機は小惑星に着陸し、表面からサンプルを採取しました。小惑星の破片を採取することは複雑な作業でしたが、他にも多くの課題が待ち受けていました。
真に骨の折れる作業は2023年9月、小惑星ベンヌの岩石と破片を詰めた容器がユタ州の砂漠にパラシュート着陸した時に始まった。地上チームは迅速に容器を回収し、クリーンルームへと搬送した。そこで容器は窒素の連続供給装置に接続された。科学者たちが「窒素パージ」と呼ぶこの装置は、地球上の汚染物質がベンヌの破片に近づかないように設計されており、サンプルが科学的分析のために純粋な状態を保つことを保証する。
しかし、一つ問題がありました。小惑星サンプルの大部分が保管されているTAGSAMヘッド（タッチアンドゴー・サンプル取得機構）が動かなくなってしまったのです。ミッションは地球に帰還し、約250グラムの小惑星と、サンプルコンテナの外側で見つかった70グラムの追加の物質を回収しました。しかし、TAGSAMヘッドの35個の留め具のうち2つは、OSIRIS-RExのグローブボックス内で使用するために事前に承認された工具では取り外すことができず、ミッションチームは内部の貴重なサンプルにアクセスできませんでした。
2023年11月、キュレーションチームは特殊なグローブボックス内に収まる新しいツールの開発を開始しました。2か月かかりましたが、エンジニアたちは新しいツールの助けを借りて、サンプラーヘッドから厄介な2つの留め具を最終的に取り外すことができました。
なぜ彼らはそれをしたのか
これはNASAにとって、宇宙空間にある小惑星からサンプルを回収する初のミッションでした。地球の大気圏の影響を受けていない物質を地球に持ち帰ることが目標でした。そのため、小惑星サンプルが地球に到達した後、その安全確保がミッションの最優先事項となりました。
「これは2段階のアプローチです。サンプル回収に関しては、TAGSAMを分解する手順があります。これは非常に複雑な機構です。そしてもう1つのアプローチは、それを行うために適切なツールと機器を確保することです」と、OSIRIS-RExの主任技術開発エンジニアであるサルバドール・マルティネス氏は述べています。「私たちのエンジニアリングチームは、このプロセスを検討し、ハードウェアの開発を行いました。プロトタイプを作成し、テストと動作評価を行い、必要と思われるすべての機器を確実に提供しました。」
「サンプルがここに届く前に、できる限りの準備をする。我々が知っているように、物は宇宙から戻ってくるので、これらの物には常に大きな不確実性が伴う」と彼は付け加えた。
地球に落下する隕石は、その過程で汚染され、広大な宇宙空間におけるその起源の追跡が困難になります。ベンヌのサンプルによって、科学者たちは宇宙の岩石をまるでまだそこに存在しているかのように調査する機会を得ました。そこでキュレーションチームの出番が来ました。
「私たちの第一の目標はサンプルを保護することです」と、オシリス・レックスの主任サンプルキュレーターであるニコール・ルニング氏は述べた。「TAGSAMを分解する手順を開発するためのリハーサルでは、内部のサンプルを保護することに重点を置いていました。そうすることで、岩石が破損したりこぼれたりするリスクを最小限に抑えることができました。」
不良な留め具を緩めるためにさまざまなツールを思いつくのは簡単ですが、サンプルの完全性を脅かすことなくそれを実行することがコツです。
「実際、かなり複雑でした。TAGSAMのヘッドは外から見ると多くの人が見ているので、中身をこぼしたり保護したりすることを気にしなければ、分解するのはそれほど難しくないからです」とルニング氏は語った。「そして、それが私たちにとって本当に大きな課題なのです。」
彼らが勝者である理由
サンプル着陸に先立ち、キュレーションチームは何百回ものリハーサルを行いました。チームメンバーはサンプルヘッドが引っかかる可能性を懸念し、可能な限りの準備をしていました。しかし、このようなことは前例がなかったため、未知の要素が多すぎました。
ベンヌは、地球に接近する小型の地球近傍小惑星で、約6年ごとに地球に接近します。この小惑星は、約7億年から20億年前に、はるかに大きな炭素を豊富に含む宇宙の岩石から分離し、それ以来地球にずっと近づいてきたと考えられています。11億6000万ドル規模のオシリス・レックス・ミッションは、当初から非常に複雑で、最終的に2つの留め具に絞られました。サンプル回収を任されたキュレーションチームは、ミッション全体を損なわずにベンヌの破片を取り出すという大きな課題に直面しました。
科学者たちは小惑星サンプルの初期分析を行い、炭素分子と水分子が豊富に含まれていることを発見しました。これは、生命の構成要素が宇宙からの岩石衝突によって地球に到達した可能性があるという説を裏付けるものです。ベンヌには、まだ分析すべき点が数多く残っています。
次は何か
「あの留め具を外した後、まるで10月下旬に予定していた場所にタイムトラベルしたような気分でした」とルニング氏は語った。「準備万端だった機材やその他の物資はすべて備蓄され、清掃も済んでいたので、予定していた軌道に戻れたのです。」
持ち帰られた小惑星の破片は、ベンヌの組成を詳細に調査するため、世界中の科学者230人からなるサンプル分析チームに分配される予定だ。
サンプルが処理チームに渡った今、キュレーションチームはプロセスを振り返り、なぜこれらの留め具が固着したのかを正確に解明しようと試みることができます。悪名高い留め具は、ミッションで回収された飛行機材コレクションの一部であり、将来の応用に向けてミッションを研究するための材料として活用されます。
チーム
Nicole Lunning、ジョンソン宇宙センターの OSIRIS-REx キュレーター。Kevin Righter、OSIRIS-REx 副キュレーションリーダー。Christopher Snead、ジョンソン宇宙センター副サンプルキュレーター。Kimberly Allums、OSIRIS-REx のキュレーション プロジェクト リーダー兼キュレーション セクション マネージャー。Melissa Rodriguez、NASA の宇宙物資コレクションの契約者リーダー。Rachel Funk、OSIRIS-REx ラボの主任プロセッサー。Salvador Martinez、OSIRIS-REx の主任宇宙物資キュレーション エンジニア。Neftali Hernandez、OSIRIS-REx の宇宙物資キュレーション エンジニア。Gabriel Lugo、OSIRIS-REx の宇宙物資キュレーション エンジニア。Wayland Connelly、宇宙物資キュレーション エンジニア。Julia Plummer、OSIRIS-REx をサポートする小粒子プロセッサー。Mari Montoya、OSIRIS-REx 宇宙物資粒子プロセッサー。 Jannatul Ferdous、OSIRIS-REx をサポートする天体材料プロセッサ、Curtis Calva、OSIRIS-REx をサポートする天体材料プロセッサ、Carla Gonzalez。
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