De NASA heeft laten weten dat Osiris-REx op 10 mei zal beginnen aan de lange terugreis naar de aarde. De ruimtesonde zal dan de asteroïde Bennu achter zich laten, waar de robot gruis heeft verzameld. Op 24 september in 2023 moet het ruimtevaartuig zijn monsters afleveren op aarde.
Volgens de NASA heeft de sonde een substantiële hoeveelheid gruis opgepikt op 20 oktober vorig jaar, wat vermoedelijk de hoeveelheid van 60 gram overschrijdt. Dat ging niet geheel vlekkeloos; er werd zoveel verzameld dat de opslagruimte niet goed kon worden afgesloten. Daardoor zijn er monsters verloren gegaan, maar vermoedelijk gaat dat niet om grote hoeveelheden. Uiteindelijk slaagde de NASA erin om de monsters op te bergen in de sonde.
Doordat de terugvlucht pas in mei aanvangt, heeft de ruimtevaartorganisatie de kans om voor een laatste keer dicht langs de asteroïde te vliegen. Dit was oorspronkelijk geen onderdeel van de missie. Deze flyby wordt gepland om te kijken hoe het contact van de lander met het oppervlak de verzamellocatie genaamd Nightingale heeft veranderd. Deze locatie wordt vanaf een afstand van 3,2 kilometer bestudeerd. Bij het verzamelen ging het mondstuk voor het opzuigen van het gruis 48,8cm de grond in. Ook de motoren om weer op te stijgen na het verzamelen hebben het oppervlaktemateriaal 'verstoord', stelt de NASA. Om de veranderingen te beoordelen, worden foto's gemaakt, die vergeleken zullen worden met foto's van Bennu die in 2019 zijn gemaakt.
Het doelwit van Osiris-REx was 1999 RQ₃₆, ofwel 101955 Bennu, een asteroïde die op een afstand van ongeveer 341 miljoen kilometer van de aarde staat. Het rotsblok is al meer dan 4,5 miljard jaar oud. Door onderzoekers wordt Bennu dan ook getypeerd als een 'kosmische tijdcapsule' uit de vroegste fase van de formatie van ons zonnestelsel. Dit soort asteroïden zijn gemaakt van de bouwstenen waaruit 4,5 miljard jaar geleden alle planeten zijn gevormd. Bestudering ervan door middel van chemische analyses kan onze kennis over het zonnestelsel vergroten. Daarnaast wordt aangenomen dat dit soort asteroïden een belangrijke rol hebben gespeeld bij het ontstaan van leven op aarde, door organisch materiaal en flinke hoeveelheden water aan te leveren. Om dat te kunnen staven, hopen wetenschappers onder meer complexe koolstofverbindingen te vinden.