¿Cuáles son los principales desafíos para la misión de retorno de muestras de un asteroide y un cometa?

Las dos misiones que mencionaste, Stardust y Hayabusa , nos han enseñado mucho sobre el retorno de muestras.

1. Contaminación de la muestra: Se tomaron medidas serias con Stardust para controlar la posibilidad de contaminación de la muestra, pero aún se encontraron problemas notables:

Sin embargo, a pesar de estas precauciones, la liberación de gases de la nave espacial Stardust fue suficiente para degradar las operaciones de la cámara, y los medios de captura de aerogel se contaminaron significativamente durante la fabricación. Tampoco resolvimos por completo el problema de definir límites útiles para los contaminantes orgánicos del hardware de las naves espaciales, que nos atormenta cuando capturamos de forma bastante inesperada compuestos orgánicos cometarios primitivos.

2. Condiciones de aterrizaje y recuperación de muestras: El lugar de aterrizaje de Stardust en el campo de pruebas y entrenamiento de Utah estaba inesperadamente húmedo y la falta de un sello del recipiente para las muestras se convirtió en un problema.

3. Conservación de muestras: los preparativos necesarios para gestionar la muestra devuelta tardan mucho tiempo, más de lo esperado:

Se necesitaron más de dos años completos para preparar las instalaciones de conservación para Stardust. A pesar de este tiempo de espera aparentemente adecuado, se requirieron cambios importantes en los procedimientos de curación una vez que se hizo evidente el estado real de las muestras devueltas. Dos años de preparación para la Curaduría son insuficientes. La base de datos de muestras de Stardust no se implementó por completo antes de la devolución de las muestras; no pensamos adecuadamente en todas las actividades analíticas y de submuestreo posibles antes de decidirnos por un diseño de base de datos. El almacenamiento remoto de un subconjunto de muestras es crítico, para Stardust las muestras remotas están en una bóveda en Nuevo México.

4. Condiciones de superficie desconocidas: Hayabusa tuvo que diseñarse sin saber cómo era la superficie de su objetivo:

No sabíamos cómo sería la superficie de Itokawa antes de que la nave espacial llegara allí. De hecho, la tarea que se nos encomendó fue bastante amplia. Debíamos construir un dispositivo que, sin importar cómo fuera la superficie, tomaría muestras, desde lechos rocosos monolíticos hasta regolito en polvo, en el breve instante de cada uno de los aterrizajes [sic] de la nave espacial.

5. Tiempo de toma de contacto: Hayabusa tuvo que ascender inmediatamente después de la toma de contacto, lo que obligó a que la recuperación se produjera rápidamente:

Debido a que la bocina del muestreador está unida al borde de la nave espacial, si la bocina estuviera en contacto con la superficie del asteroide durante demasiado tiempo, la nave espacial comenzaría a dar vueltas sobre su centro de masa. En otras palabras, si la nave espacial no ascendía justo después del aterrizaje, perdería el equilibrio y caería de espaldas. Así, las muestras tendrían que ser recolectadas en menos de un segundo, disparando una bala a una velocidad de 300 metros por segundo.

Fuentes:

• LECCIONES APRENDIDAS DE LA MISIÓN DE RETORNO DE MUESTRA DE POLVO DE ESTRELLAS - Zolensky, ME @ NASA
• Grandes esperanzas para la recolección exitosa de muestras - Yano, Hajime @ JAXA

Para obtener muestras de un cometa, la nave espacial puede volar a través de la cola para recolectar algunas partículas diminutas de polvo. Para obtener muestras de un asteroide, la nave espacial debe aterrizar, recolectar muestras y luego abandonar la órbita del asteroide y volar de regreso a la Tierra. Se necesita mucho combustible para aterrizar y volver a acelerar para volver a tierra. La navegación de alta precisión es necesaria para un aterrizaje suave.