OSIRIS-REx hatte als primäres Missionsziel, Proben von der Asteroidenoberfläche des Asteroiden Bennu zur Erde zurückzubringen. Bennu ist ein erdnaher Asteroid mit einem Durchmesser von 494 m und einer kohlenstoffreichen und dunklen Oberfläche.
OSIRIS-REx wurde vom US-amerikanischen Technologiekonzern Lockheed Martin gebaut, im Oktober 2015 fertiggestellt, anschließend umfangreich getestet und am 8. September 2016 mit einer Atlas-V-Rakete gestartet.
g Sternsensoren, h Antenne, j Antenne, k Heliumtank; 1 Lidar, 2 OLA, 3 OCAMS, 4 OTES, 5 OVIRS. Grafik: NASA
Die Instrumente von OSIRIS-REx:
- OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite), bestehend aus drei Kameras
- OVIRS (OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer), ein Spektrometer für Infrarot und den Bereich des sichtbaren Lichts,
- OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer), ein Spektrometer für Wärmestrahlung,
- OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter), ein Laser-Altimeter,
- REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer), ein Röntgenspektrometer
- TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism), der Sammelmechanismus für die Materialproben von Bennus Oberfläche
Ein Jahr nach dem Start flog sie am 22. September 2017 für ein Swing-by wieder in 17.000 km Entfernung an der Erde vorbei, am 3. Dezember 2018 erreichte sie den Asteroiden Bennu.
Am 31. Dezember 2018 trat die Sonde in einen Orbit im Abstand von etwa 1,75 km vom Asteroidenkern ein. Für einen Orbit brauchte die Sonde zirka 62 Stunden. Bennu ist das kleinste Objekt im All, das je von einer Sonde umkreist wurde, und so nah wurde zudem noch kein Himmelskörper umkreist.
Während der etwa 500 Tage dauernden Beobachtungsphase wurde die Umlaufbahn schrittweise bis auf 700 m abgesenkt. Am 6. Oktober 2020 manövrierte die Sonde in eine Bahn mit der nächsten Stelle von nur 374 Meter über der Oberfläche von Bennu. Somit hatte sie die nächste Umlaufbahn zu einem Asteroiden erreicht, die je aufgestellt wurde. Die Umlaufbahn wurde im Rahmen der Vorbereitungen für das TAG-Manöver (Touch-and-Go) erreicht, bei dem die Sonde Proben von der Oberfläche des Asteroiden nehmen würde. Sie blieb 2 Tage in dieser Umlaufbahn. Jeder Quadratzentimeter des Asteroiden wurde gescannt, auch um einen geeigneten Platz für die Materialprobenentnahme zu finden. Geplant war, mindestens 60 g Regolith-Gestein und zusätzlich 26 cm³ feinkörnigen Oberflächenstaub einzusammeln.
Am 20. Oktober 2020 näherte sich OSIRIS-REx dem Asteroiden bis auf wenige Meter, klappte einen Roboterarm namens TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism) aus, berührte die Oberfläche des Asteroiden etwa fünf Sekunden lang und stieß dabei unter Druck gesetzten Stickstoff aus, um Probenmaterial aufzuwirbeln und einzufangen. Bei der Probenentnahme drang der Entnahmekopf ca. 50 cm in die Oberfläche des Asteroiden ein. Die tatsächlich gesammelte Menge wurde mithilfe von Kamerabildern und Trägheitsversuchen mit der beladenen Sonde abgeschätzt; falls sich die Menge als zu klein erwiesen hätte, wäre ein zweiter Versuch an einer anderen, bereits im Vorfeld ausgewählten Stelle auf dem Himmelskörper möglich gewesen. Die Kamerabilder zeigten, dass mehr als die gewünschte Mindestmenge von 60 g eingesammelt wurde, somit war ein zweites solches Manöver nicht mehr notwendig.
Nach der Entnahme ließ man die Sonde zunächst langsam auf bis etwa 2200 km Entfernung zu Bennu wegdriften, um dann ab Mitte Januar 2021 die Entfernung wieder langsam zu reduzieren. Am 7. April 2021 flog die Sonde im Abstand von 3,7 km noch einmal an der Probenentnahmestelle vorbei. Dabei wurden unter anderem hochaufgelöste Bilder der Nightingale getauften Entnahmestelle aufgenommen, um damit die Auswirkungen der Entnahme auf die Oberfläche zu untersuchen. Am 10. Mai 2021 wurde die Rückreise zur Erde durch eine Zündung der Haupttriebwerke eingeleitet.
Am 24. September 2023 wurde die Rückkehrkapsel in Erdnähe von OSIRIS-REx abgetrennt und landete circa vier Stunden später mittels Fallschirm in der Großen Salzwüste auf der Utah Test and Training Range des US-Verteidigungsministeriums. In NASA-Laboren in Texas wird die Probe mit 60 verschiedenen Untersuchungsmethoden von ca. 200 Wissenschaftlern untersucht.
