OSIRIS-REx: Sang Pemburu Asteroid

Beberapa tahun terakhir ini, National Aeronautics and Space Administration (NASA, badan antariksa Amerika Serikat) disibukkan dengan berbagai misi antariksa, mulai Curiosity (Mars), New Horizons (Pluto dan obyek Sabuk Kuiper), Juno (Jupiter), Parker (Matahari) hingga InSight (Mars). Di samping misi-misi besar ini, NASA memiliki satu misi yang juga telah sampai di tujuannya: OSIRIS-REx!!!

Tentang OSIRIS-REx

OSIRIS-REx merupakan misi ketiga NASA dalam proyek New Frontier, setelah New Horizons dan Juno. Proyek New Frontier sendiri berfokus pada studi sistem keplanetan, termasuk asteroid.

Meski nama wahana ini sedikit bersinggungan dengan mitologi Mesir, OSIRIS-REx sebenarnya adalah singkatan dari Origin, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer (Asal, Interpretasi Spektrum, Identifikasi Sumber Daya, Kestabilan (orbit) dan Eksplorasi Regolit). Nama ini, sebagaimana nama InSight, menyatakan misi dari wahana bersangkutan. Dalam mitologi Mesir sendiri, Osiris adalah dewa penguasa dunia bawah/kematian dan hakim bagi jiwa-jiwa orang mati. (Catatan penulis: nama obyek tujuan misi ini juga terkait dengan mitologi Mesir, yang akan dibahas di bagian selanjutnya).

Tugas utama OSIRIS-REx adalah terbang ke salah satu asteroid dekat Bumi yang memiliki potensi bahaya bagi Bumi, mengambil sampel/contoh batuan dan membawanya kembali ke Bumi. Asteroid yang mendapat kehormatan menjadi obyek studi adalah 101955 Bennu (sebelumnya 1999 RQ36).

OSIRIS-REx diluncurkan pada tanggal 8 September 2016 dan telah mencapai asteroid Bennu pada 3 Desember 2018 lalu. Menurut rencana, wahana akan bertugas mengumpulkan sampel batuan dan diharapkan dapat membawanya kembali ke Bumi pada September 2023.

Tentang Asteroid Bennu

Asteroid Bennu adalah salah satu asteroid yang termasuk dalam kategori Asteroid Apollo. Asteroid Apollo adalah kumpulan batuan sisa pembentukan Tata Surya yang orbitnya berada di antara orbit Venus dan Mars. Karena posisinya ini, sebagian dari ‘anggota’ Asteroid Apollo termasuk kategori Potentialy Hazardous Asteroid (PHA, asteroid dengan potensi bahaya bagi Bumi).

Bennu ditemukan pada 11 September 1999. Kala itu, nama Bennu adalah 1999 RQ36. Ketika NASA menyelenggarakan kompetisi penamaan internasional, seorang siswa kelas 3 SD bernama Michael Puzio mengusulkan nama Bennu, yang merupakan nama Dewa Mesir yang terkait dengan Matahari, penciptaan dan kelahiran kembali. Bennu digambarkan sebagai dewa berwujud burung bangau. Puzio memenangkan kompetisi tersebut sehingga nama yang ia usulkan akhirnya digunakan sebagai nama asteroid ini.

Asteroid Bennu berdiameter sekitar 492 m, berbentuk bulat kasar dengan penggelembungan di daerah khatulistiwanya. Secara visual Bennu berwarna sangat gelap (nyaris hitam).

Jaraknya dari Matahari bervariasi antara 0.89 – 1.3 AU (Astronomical Unit, satuan astronomi yang menyatakan jarak Matahari – Bumi), tergantung posisinya ketika mengorbit Matahari. Satu kali orbit mengelilingi Matahari memerlukan waktu 1,2 tahun Bumi.

Serupa dengan jaraknya dari Matahari, jarak Bennu dengan Bumi juga sangat bervariasi, yaitu antara  0.003 – 2.3 AU. Setiap enam tahun sekali Bennu berpapasan sangat dekat dengan Bumi. Karena itulah Bennu termasuk kategori asteroid dengan potensi bahaya bagi Bumi.

Mengapa para ilmuwan memilih Bennu sebagai obyek studi OSIRIS-REx?

• Kemudahan pengembalian sampel ke Bumi: karena misi ini harus membawa pulang sampel, maka asteroid yang dituju haruslah berada di antara 0,8 AU – 1,6 AU, bentuk orbit mendekati lingkaran dengan kemiringan/inklinasi orbit yang kecil (berada pada bidang edar yang sama dengan Bumi). Bennu memenuhi kriteria ini, dengan jarak antara 0,9 AU dan 1,4 AU dari Matahari dengan inklinasi orbit yang hanya 6°
• Kemudahan pengambilan sampel: asteroid dengan diameter kecil (di bawah 200 m) berotasi sangat cepat sehingga sulit bagi wahana untuk mendekat dan mengambil sampel. Dengan diameter sekitar 492 m, Bennu berotasi sekali setiap empat jam. Periode rotasi ini cukup lambat, sehingga memudahkan OSIRIS-REx untuk melakukan proses pengambilan contoh.
• Komposisinya yang kaya akan karbon: asteroid yang mengandung banyak karbon diyakini tidak mengalami perubahan yang signifikan sejak terbentuknya sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu. Semua bahan yang terdapat di dalamnya (termasuk yang diyakini merupakan cikal-bakal air atau kehidupan) masih terpelihara dengan baik. Analisa melalui teleskop menunjukkan bahwa Bennu termasuk dalam kategori asteroid kaya karbon.

Dengan terpenuhinya ketiga kriteria tersebut, maka Bennu merupakan obyek studi terbaik bagi misi OSIRIS-REx.

Misi OSIRIS-REx

Mengapa program New Frontier memilih untuk mempelajari asteroid?

Asteroid adalah sisa-sisa pembentukan Tata Surya yang masih asli, dan para ilmuwan memperkirakan bahwa asteroid adalah sumber air dan molekul organik yang akhirnya mencapai Bumi dan sistem planet lainnya. Dengan mempelajarinya, para ilmuwan berharap dapat mempelajari proses terbentuknya dan evolusi Tata Surya. Selain itu, sampel yang diambil oleh OSIRIS-REx akan dipelajari untuk mengetahui potensi sumber daya dan bahaya asteroid yang berada di sekitar Bumi.

Sesuai dengan nama wahana, berikut ini adalah lima tujuan keilmuan pengiriman misi OSIRIS-REx:

• Origin (asal usul): mengambil sampel dan membawanya kembali ke Bumi, untuk kemudian dianalisa.
• Spectral interpretation (interpretasi spektrum): menyediakan informasi langsung dari permukaan asteroid yang dapat digunakan sebagai panduan interpretasi data yang diperoleh dari pengamatan asteroid lewat teleskop. Diharapkan, informasi panduan interpretasi ini dapat digunakan pada asteroid manapun.
• Resource identification (identifikasi sumber daya): pemetaan komposisi kimia dan mineral pada asteroid kaya karbon.
• Security (keamanan/kestabilan orbit): mengukur Yarkovsky Effect. Yarkovsky Effect (Efek Yarkovsky) adalah fenomena di mana sinar matahari yang mengenai asteroid dapat mempengaruhi orbit asteroid kecil. Sinar matahari/energi matahari yang diterima oleh asteroid akan diserap dan dipancarkan kembali sebagai sinar inframerah. Pancaran energi ini perlahan-lahan dapat mendorong asteroid keluar dari orbit normalnya.
• Regolith explorer (eksplorasi regolith): mendokumentasikan regolith hingga ukuran sub-sentimeter. Regolith adalah lapisan luar asteroid yang tidak terlalu padat.

Tahapan dan Peralatan Misi OSIRIS-REx

Secara umum, misi OSIRIS-REx dapat dikelompokkan menjadi empat fase utama. Berikut ini gambaran setiap fase berikut peralatan yang dimiliki OSIRIS-REx yang akan berperan dalam menjalankan misi pada tahapan tersebut:

Langkah pertama adalah pemetaan permukaan asteroid Bennu secara menyeluruh. Tujuan utama dari proses pemetaan adalah untuk menemukan kandidat lokasi di mana proses pengambilan sampel akan dilakukan. Peta yang dibuat meliputi:

• Pemetaan visual permukaan. Proses ini dilakukan oleh sistem OSIRIS-REx Camera Suite (OCAMS). OCAMS sendiri terdiri dari tiga jenis kamera dengan fungsi yang berbeda: PolyCam (menyediakan gambar dengan resolusi tinggi), MapCam (bertugas memetakan satelit/obyek di sekitar asteroid Bennu dan plume atau semburan panas di permukaan. MapCam akan memberikan gambar resolusi tinggi dari lokasi-lokasi yang akan dijadikan titik pengambilan contoh), serta SamCam (bertugas mendokumentasikan proses pengambilan contoh).
• Pemetaan topografi (tinggi-rendah fitur di permukaan asteroid). Fungsi ini akan dilaksanakan oleh OSIRIS-REx Laser Altimeter (OLA), sebuah alat pengukur ketinggian (altimeter) berbasis laser.
• Pemetaan spektrum mineral dan bahan organik di permukaan. Tugas ini akan dikerjakan oleh instrumen OSIRIS-REx Visible and InfraRed Spectrometer (OVIRS) yang merupakan spektrometer (alat analisa spektrum) dalam rentang spektrum kasat mata dan inframerah.
• Pemetaan spektrum mineral dan emisi thermal/panas, yang dilakukan oleh instrumen OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer (OTES).
• Pemetaan kelimpahan elemen dengan menggunakan spektrometri sinar X. Instrumen yang bertanggung jawab atas tugas ini adalah Regolith X-Ray Imaging Spectrometer (REXIS).

Dengan memperhitungkan semua informasi yang diperoleh dari langkah ini, para ilmuwan akan menentukan setidaknya 12 kandidat titik pengambilan contoh. Jumlah ini akan dikecilkan menjadi dua kandidat utama sebelum pengambilan sampel akhirnya dilakukan. Kandidat titik pengambilan contoh harus memenuhi beberapa kriteria, yaitu keamanan, kemudahan pelaksanaan (kemudahan bagi wahana untuk mendekat), kemudahan sampel untuk diambil (lokasi memiliki jenis regolit yang tepat dan  mudah untuk diambil), dan nilai keilmuan.

Langkah kedua adalah pengambilan sampel permukaan. Untuk melaksanakan fungsi ini, OSIRIS-REx tidak akan mendarat di permukaan asteroid Bennu. Saat mengambil sampel, wahana akan mendekati permukaan asteroid, kemudian merentangkan lengan robotik yang disebut TAGSAM (Touch-and-Go-Sample-Acquisition-Mechanism/Mekanisme Pengambilan Sampel Sentuh-dan-Ambil).

Dalam proses pengambilan sampel, TAGSAM akan menembakkan gas nitrogen ke permukaan asteroid untuk melepaskan butiran-butiran batuan/material dan menerbangkannya ke alat pengumpul sampel di ujung lengan robotik TAGSAM. Para ilmuwan berharap dapat mengumpulkan sampel setidaknya antara 60 gram dan 2 Kilogram.

Langkah ketiga adalah penyimpanan dan pengembalian sampel. Sampel yang telah berhasil dikumpulkan akan dimasukkan ke dalam wadah khusus yang disebut Sample Return Capsule (kapsul pengembalian sampel) yang akan dibawa kembali ke Bumi.

Langkah terakhir adalah perjalanan kembali ke Bumi. Setelah menyelesaikan misinya di Bennu, OSIRIS-REx akan memulai perjalanannya kembali ke Bumi, sekitar bulan Maret 2021. Diperkirakan sekitar bulan September 2023, kapsul yang mewadahi sampel akan mendarat di negara bagian Utah (Amerika Serikat/AS) dengan menggunakan parasut, yang kemudian akan ditransportasi ke Johnson Space Center di Houston, AS,  untuk diproses dan dianalisa.

Kabar Terbaru OSIRIS-REx

OSIRIS-REx baru saja tiba di Bennu pada tanggal 3 Desember 2018 silam. Selama dua tahun perjalanannya, OSIRIS-REx telah mengirimkan “kabar”, seperti foto sistem Bumi-Bulan, video asteroid Bennu dari jauh, dan foto/gif Bennu dari dekat.

Meski masih dalam tahap “pemanasan”, OSIRIS-REx telah membawa kabar menakjubkan bagi para ilmuwan di Bumi. Hasil spektroskopi sementara menemukan adanya mineral terhidrasi, yaitu hidroksil (molekul yang mengandung hidrogen dan oksigen dalam satu ikatan). Para ilmuwan menduga bahwa molekul ini terikat dalam mineral tanah liat, yang menunjukkan bahwa pada suatu masa di masa silam batuan ini terendam air. Dengan kata lain: Bennu pernah memiliki air!

Namun, ukuran Bennu terlalu kecil untuk bisa memiliki air dalam bentuk cair. Para ilmuwan menduga bahwa Bennu sebenarnya merupakan bagian dari asteroid atau benda langit lain yang lebih besar yang memiliki air di permukaannya. Karena sesuatu peristiwa, Bennu kemudian terpecah dari asteroid induknya dan berkelana sebagai asteroid kecil.

Menurut rencana, OSIRIS-REx akan melakukan manuver orbit insertion atau memasuki orbit Bennu pada tanggal 31 Desember 2018. Selama satu bulan masa penantian sejak kedatangannya,  OSIRIS-REx tidak hanya diam, namun melakukan serangkaian proses pemetaan dan survey lokasi untuk memudahkan proses memasuki orbit dan menentukan kandidat titik-titik sampel. Semua informasi yang terkumpul, termasuk mengenai massa dan medan gravitasi Bennu, akan sangat berguna untuk pelaksanaan manuver orbit insertion.

Mari kita tunggu kabar selanjutnya, ketika OSIRIS-REx dan Bennu menari bersama di malam Tahun Baru!