Selamat, OSIRIS-REx!

Ketegangan sangat terasa di Mission Support Area (MSA, Area Pendukung Misi) Lockheed Martin di Littleton, negara bagian Colorado, saat wahana Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer (OSIRIS-REx) dinyatakan berada pada ketinggian lima meter di atas permukaan Bennu.

Ini berarti sistem OSIRIS-REx menyatakan bahwa posisinya aman dan siap melakukan proses sampling. Saking tegangnya, salah satu staf dalam tim OSIRIS-REx mengibaskan tangannya beberapa kali.

Tak berapa lama, ketegangan berganti sukacita dan sorak sorai begitu “Touchdown declared; sampling is in progress” terdengar melalui pengeras suara di MSA. Tepat pada pukul 6:08 sore Eastern Daylight Time (EDT – Waktu Amerika bagian timur), 20 Oktober 2020 atau sekitar pukul 7:08 pagi WIB pada 21 Oktober 2020, wahana OSIRIS-REx berhasil menyentuh permukaan Bennu dan melakukan proses pengambilan sampel selama kurang lebih enam detik.

Kesuksesan pengambilan sampel dari sebuah asteroid ini adalah yang pertama dan sangat bersejarah bagi National Aeronautics and Space Administration (NASA – Badan antariksa Amerika Serikat). Selain itu, OSIRIS-REx adalah misi yang cukup unik di mana wahana tidak melakukan pendaratan di permukaan asteroid untuk mengumpulkan sampelnya, namun hanya melakukan “sentuh dan selesai” atau manuver yang mereka sebut Touch and Go (TAG). Ibaratnya, OSIRIS-REx hanya kan melakukan proses “mendekat dan mencolek” asteroid Bennu.

Bagaimana detail pelaksanaan misi TAG? Yuk kita simak!

Pelaksanaan Misi Touch-and-Go (TAG)

Tim OSIRIS-REx telah melakukan dua kali latihan sebelum melaksanakan misi utama ini sebagaimana sudah dijabarkan pada artikel sebelumnya. Sebagaimana saat latihan, wahana akan melakukan tiga tahapan memposisikan diri. Hanya saja, kali ini wahana akan melakukan satu tahapan lagi, yaitu proses TAG itu sendiri.

Mengingat jarak Bumi – Bennu yang cukup jauh, sinyal dari Bumi  membutuhkan kurang lebih 18 menit untuk mencapai wahana di orbit Bennu. Seluruh proses pengambilan sampel dilakukan secara mandiri oleh OSIRIS-REx. Tim di Bumi telah mengirimkan serangkaian perintah, namun dalam pelaksanaannya, tim boleh dibilang harus menyerahkan kendali penuh pada OSIRIS-REx. Wahana melakukan segala perhitungan dan pengambilan keputusan dalam seluruh rangkaian proses (memposisikan dirinya, pengaturan kecepatan, mengenali bahaya batuan di sekeliling lokasi hingga proses pengambilan sampel dan kembali ke orbit) secara mandiri dengan bantuan Natural Feature Tracking (NFT) dan Hazard Map (peta bahaya) yang telah disiapkan oleh tim.

Selama proses sampling, OSIRIS-REx akan melakukan dokumentasi video maupun data lainnya. Meskipun demikian, selama misi berlangsung tim hanya menerima laporan fungsi yang paling mendasar mengingat data yang besar memerlukan waktu lama untuk transfer, apalagi dengan kecepatan transmisi yang lambat antara Bennu dan Bumi. Setelah menyelesaikan misi TAG dan kembali dengan selamat ke orbitnya, OSIRIS-REx akan mengarahkan antena transmisinya ke Bumi dan mentransmisikan seluruh data misinya dalam hari-hari dan minggu-minggu ke depan.

Tahap Orbit Departure (“meninggalkan orbit”). 200 juta mil (321 juta kilometer) dari Bumi, wahana OSIRIS-REx memulai rangkaian proses TAG pada pukul 1:50 siang EDT dengan menyalakan roket pendorong yang mengeluarkan posisinya dari orbit mengelilingi Bennu. Selama proses ini, wahana juga mulai merentangkan lengan pengambil sampel Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM), mulai dari bahu, lengan hingga pergelangan, dengan panjang total lengan sebesar 11 kaki (3,35 meter). Setelah keluar dari orbit, OSIRIS-REx bergerak mendekati permukaan Bennu, dengan total penurunan ketinggian sebesar setengah mil (805 meter) . Wahana juga mulai memposisikan dirinya dalam konfigurasi Y, dimana panel surya kini berada di atas (membentuk kedua lengan Y), untuk melindunginya dari tumpukan debu proses sampling yang dapat menutupi permukaan aktifnya.

Tahap Checkpoint. Setelah “turun” mendekati permukaan Bennu selama empat jam, pada ketinggian 10 kaki (125 meter) wahana menyalakan kembali roket pendorongnya, untuk membantu wahana memposisikan dirinya untuk mencapai target utamanya, yaitu titik sampling Nightingale

Tahap Matchpoint. Sepuluh menit setelah Checkpoint, wahana kembali menyalakan roket pendorongnya untuk menyesuaikan posisi dan kecepatannya dengan rotasi Bennu. Setelah proses ini, posisi OSIRIS-REx “terkunci” di atas titik sampling Nightingale, karena wahana telah menyesuaikan kecepatannya di atas Bennu dengan kecepatan rotasi Bennu sendiri. Kecepatan wahana dalam mendekati permukaan juga disesuaikan. Sistem di dalam OSIRIS-Rex (NFT dan Hazard Map) kini fokus untuk mencapai titik sampling dengan aman.

Seperti telah disampaikan pada tulisan sebelumnya, medan sampling OSIRIS-REx hanyalah 10% dari luas medan yang diharapkan oleh tim. Selain itu, titik sampling ini dikelilingi bongkahan batu dan perbukitan yang dapat membahayakan wahana, salah satunya adalah bukit batu yang disebut sebagai “Mount Doom”. Apabila wahana menganggap lokasi yang dituju tidak aman, roket pendorong akan dinyalakan untuk mengembalikan wahana ke orbit, menunda pelaksanaan misi. Ketika tim mengumumkan bahwa wahana berada dalam jarak 5 meter dari permukaan, hal ini menunjukkan bahwa wahana telah memutuskan bahwa situasi aman untuk proses pengambilan sampel dan akan melanjutkan proses TAG.

Tahap TAG. Bisa dibayangkan betapa bersukacitanya tim setelah kiriman telemetri/laporan data pelaksanaan misi dari OSIRIS-REx menyatakan bahwa wahana telah berhasil menyentuh permukaan dan proses sampling sedang berlangsung. Begitu lengan TAG menyentuh permukaan, wahana melepaskan gas nitrogen bertekanan tinggi dari salah satu (dari total tiga) botol yang tersedia. Gas yang dilepaskan dengan tekanan tinggi ini akan “mengacaukan” material di permukaan. Dorongan gas bertekanan yang bergerak cepat di ruang hampa akan mendorong material untuk masuk ke dalam kotak sampling. Kotak sampling ini memiliki lubang-lubang yang akan membiarkan gas lewat, namun  menahan material berdiameter sekitar 2 cm. Setelah melaksanakan proses sampling selama kurang lebih enam detik, OSIRIS-REx menyalakan kembali roket pendorongnya, yang mendorongnya kembali ke orbit di sekeliling Bennu.

Hasil Pengambilan Sampel

Berdasarkan informasi telemetri dari OSIRIS-REx, seluruh proses TAG berjalan lancar dan sesuai dengan yang diharapkan. Meskipun demikian, pada hari pelaksanaan misi tim tidak mengetahui apakah wahana berhasil mengumpulkan material sampel sejumlah yang dibutuhkan. Tim baru dapat memberikan estimasi setelah seluruh informasi misi berhasil diterima dari OSIRIS-REx. Estimasi ini rencananya akan dilakukan melalui tiga tahapan:

1. Membandingkan citra titik sampling Nightingale sebelum dan sesudah misi. Apabila perbandingan kedua citra menunjukkan perubahan dan gangguan yang signifikan pada permukaan Nightingale, besar kemungkinan OSIRIS-REx berhasil mengumpulkan sampel dalam jumlah yang cukup.
2. Mengarahkan ujung tangsam (unit pengambil sampel) ke arah kamera OSIRIS-REx (SamCam) dan mengambil foto kondisi unit pengambil sampel setelah proses sampling. Dokumentasi ini akan memudahkan tim untuk melihat apakah ada material sampel di dalam kotak pengumpulan sampel dengan melihat adanya debu-debu yang menempel di sekitar unit pengambil sampel bila dibandingkan dengan foto unit tersebut sebelum proes TAG. Tim juga akan mencoba untuk mengambil foto yang, dengan kondisi pencahayaan dan sudut tertentu, kemungkinan dapat menunjukkan sampel yang terkumpul di kotak sampel.
3. Sample Mass Measurement (Pengukuran Massa Sampel) dengan melakukan manuver “Spin”. Pada manuver ini, wahana akan merentangkan lengan TAGSAM secara horizontal, kemudian melakukan gerakan berputar pada sumbu wahana yang tegak lurus terhadap lengan TAGSAM. Tujuan manuver ini adalah untuk “menimbang” massa material yang terkumpul dengan mengukur momen inersianya. Momen inersia menggambarkan distribusi massa dan bagaimana massa tersebut mempengaruhi perputaran wahana pada sumbunya. Tim menggambarkan hal ini seperti seseorang yang berputar sambil merentangkan tangannya dengan memegang tali yang terikat pada sebuah bola. Massa bola tersebut dapat dirasakan pada tegangan tali yang dipengang oleh orang tersebut. Dengan membandingkan momen inersia sebelum sampling (manuver ini sudah dilakukan) dan setelah sampling, tim dapat menghitung perkiraan jumlah massa sampel yang diperoleh.

Apabila ketiga analisis ini menunjukkan bahwa jumlah sampel yang dikumpulkan tidak mencukupi, tim akan melakukan percobaan pengambilan sampel kedua di titik Osprey pada 12 Januari 2021

Setelah OSIRIS-REx kembali dengan selamat ke orbitnya dan menstabilkan sistemnya, wahana mulai mentransmisikan data dan dokumentasi yang diperoleh selama proses sampling. Berdasarkan video proses TAG, unit pengambil sampel menyentuh permukaan Bennu dan menghancurkan batuan berpori disekitarnya, untuk kemudian masuk beberapa centimeter lebih dalam ke permukaan regolith. Sedetik kemudian, gas nitrogen ditembakkan dan segera terlihat debu dan butiran material beterbangan di sekitar unit pengambil sampel. Data menunjukkan proses sampling berlangsung selama enam detik, namun diperkirakan sebagian besar proses pengambilan sampel terjadi pada tiga detik pertama.

Pada tanggal 22 Oktober 2020, dua hari setelah proses TAG, tim menerima citra dari OSIRIS-REx yang menggambarkan kondisi unit pengambil sampel. Dokumentasi tersebut, diambil dalam rentang waktu tertentu, menunjukkan unit pengumpulan sampel yang cukup penuh berisi material. Citra tersebut mengkonfirmasi bahwa OSIRIS-REx berhasil mengumpulkan sampel sejumlah yang dibutuhkan, yakni 2 ons (60 gram). Bahkan, analisa data selanjutnya mengindikasikan bahwa sampel yang dikumpulkan lebih dari yang dibutuhkan.

Namun, tim juga melihat adanya aliran material yang terlepas dari unit pengambil sampel. Berdasarkan analisa lebih lanjut dari citra unit pengambil sampel, tim menyimpulkan bahwa ada beberapa butir material berukuran cukup besar yang “mengganjal” penutup kotak sampel, sehingga penutup tersebut tidak dapat menutup dengan sempurna. Akibatnya material sampel dapat lolos keluar. Gerakan sekecil apapun dari wahana dapat mempercepat proses lepasnya material ini.

Pada awalnya tim berencana untuk melakukan pengukuran massa material dengan manuver “Spin”. Namun dengan adanya “ganjalan” pada penutup kotak sampel, tim memutuskan untuk melewatkan prosedur tersebut untuk meminimalisir jumlah sampel yang hilang. OSIRIS-REx akan langsung melakukan manuver penyimpanan sampel, yaitu memindahkan material sampel dari unit pengumpul sampel ke Sample Return Capsule (SRC, kapsul pengembalian sampel) yang akan menyimpannya dengan aman sampai wahana kembali ke Bumi. Wahana bahkan membatalkan manuver pengereman dengan menyalakan roket pendorong pada hari Jumat (23 Oktober 2020), dengan harapan agar tidak menambah pergerakan tidak perlu yang berpeluang mempercepat aliran material yang lolos.

Hingga laporan ini ditulis, tim OSIRIS-REx masih membicarakan soal jadwal dan prosedur pelaksanaan penyimpanan sampel ke dalam SRC. Nantikan laporan OSIRIS-REx selanjutnya!!!