Nave spațiale psihice ale NASA pentru a explora un asteroid unic pentru dovezi ale sistemului solar timpuriu

Misiunea psihic a NASA la un asteroid metalic îndepărtat va purta un pachet revoluționar de comunicații spațiale profunde (DSOC). Credit de imagine: NASA / JPL-Caltech / ASU

Este programat să fie lansat anul viitor, NASAMisiunea psihicului agenției marchează prima dată când agenția și-a propus să exploreze un asteroid mai bogat în minerale decât roca sau gheața.

Au trecut mai bine de 150 de ani de când romancierul Jules Verne a scris Călătorie către centrul pământului, dar realitatea nu a ajuns încă din urmă cu acea aventură SF. În timp ce oamenii nu pot face o cale spre nucleul metalic al planetei noastre, NASA își propune să viziteze un asteroid uriaș care ar putea fi rămășița înghețată a nucleului topit al unei lumi trecute.

Acest asteroid, numit Psyche, orbitează în jurul soarelui din centura principală de asteroizi dintre ele Marte Și Jupiter. Folosind datele colectate de la radar terestru și telescoape optice, oamenii de știință cred că Psyche este fabricat în mare parte din metal. O parte sau tot interiorul bogat în fier ar fi putut fi un bloc de construcție planetar timpuriu care a fost dezbrăcat de litosfera sa exterioară, deoarece s-a ciocnit frecvent cu alte corpuri mari în timpul formării timpurii a sistemului solar.

Asteroidul, care are o lățime de aproximativ 280 de kilometri în cel mai larg punct, ar putea fi altceva. Ar putea fi o bucată rămasă dintr-un tip complet diferit de corp bogat în fier care s-a format dintr-o substanță bogată în minerale undeva în sistemul solar.

Ideea acestui artist înfățișează asteroidul Psyche, ținta misiunii psihice a NASA. Credit de imagine: NASA / JPL-Caltech / ASU

Misiunea psihic a NASA speră să afle. Programată să fie lansată în august 2022, nava spațială va orbita asteroidul după acesta, va face fotografii, va cartografia suprafața și va căuta dovezi ale unui câmp magnetic antic timp de doi ani. Saiki va studia, de asemenea, neutronii și razele gamma de pe suprafața asteroidului pentru a ajuta la determinarea compoziției sale elementare.

Prima misiune de a explora un asteroid cu o suprafață care conține cantități mari de metal, mai degrabă decât piatră sau gheață, Psyche caută să înțeleagă mai bine miezurile de fier, un bloc neexplorat de formare a planetei. De asemenea, este posibil ca misiunea să ofere prima oportunitate de a examina direct interiorul unei planete stâncoase, aruncând o privire asupra interiorului unui corp planetar stratificat anterior, care nu a fost niciodată vizibil. Ceea ce învață oamenii de știință ar putea aduce mai multă lumină asupra modului în care s-au format Pământul și alte planete stâncoase.

La laboratorul de propulsie cu jet al NASA, inginerii au integrat un spectrometru de raze gamma și neutroni pe nava spațială a agenției Psyche. Instrumentul va ajuta la determinarea elementelor care alcătuiesc ținta sa, un asteroid numit și Psyche. Credit: NASA / JPL-Caltech

„Există o mulțime de întrebări fundamentale fără răspuns despre Psyche”, a declarat investigatorul principal al misiunii, Lindy Elkins Tanton de la Universitatea de Stat din Arizona. „Și cu toate detaliile adăugate din datele pe care le putem aduna de la sol, crearea unei povești plauzibile devine mai dificilă. Chiar nu știm ce vom vedea până când nu vom vizita și am fi surprinși. ”

De exemplu, observațiile anterioare la sol au determinat oamenii de știință să creadă că asteroidul era 90% metalic. Cercetare recentă Condus de Elkins Tanton, el a folosit măsurători de densitate actualizate pentru a estima că probabilitatea asteroidului de a fi între 30% și 60% este metalică.

La laboratorul de propulsie cu jet al NASA, un inginer examinează razele gamma și un spectrometru de neutroni, când acesta fuzionează cu nava spațială a agenției Psyche. Instrumentul va ajuta la identificarea elementelor care alcătuiesc obiectivul său. Credit: NASA / JPL-Caltech

Și oamenii de știință sunt nedumeriți de ce psihicul pare să aibă un conținut scăzut de oxizi de fier, care sunt compuși chimici din fier și oxigen. Marte, Mercur, VenusȘi tot pământul este acolo. „Deci, dacă avem dreptate că Psyche este un amestec de metal și piatră și că piatra are foarte puțin oxid de fier, trebuie să fi existat o poveste ciudată despre modul în care a fost creată – pentru că nu se potrivește cu poveștile standard de Elkins Tanton „, a spus Elkins Tanton.

Secretul sufletului

De asemenea, oamenii de știință nu știu unde este Psyche. Este posibil să se fi originat în centura principală de asteroizi, dar este, de asemenea, probabil că s-a născut în aceeași regiune ca planetele interioare ca Pământul – sau în sistemul solar exterior, unde sunt acum planete gigantice precum Jupiter. Niciuna dintre poveștile mele de origine nu urmează o cale simplă către locul în care trăiește acum Psyche, la 450 de milioane de kilometri de Soare.

Asteroizii, în general, pot oferi informații despre formarea planetelor și despre modul în care sistemul solar timpuriu a funcționat acum 4,6 miliarde de ani. Dar psihicul este deosebit de interesant pentru oamenii de știință datorită conținutului său neobișnuit, metalic, densității mari și concentrației scăzute de oxizi de fier.

„Faptul că este atât de neobișnuit ne spune o nouă poveste pe care nu am văzut-o până acum despre modul în care evoluează asteroizii”, a spus Bill Bottke, un om de știință al misiunii psihice la Southwest Research Institute din Boulder, Colorado. „Aceasta face parte din povestea pe care nu o avem acum. Adunând această piesă împreună cu toate celelalte piese pe care le avem, continuăm să ne îmbunătățim povestea despre modul în care s-a format și a evoluat sistemul solar timpuriu.”

Instrumente comerciale

Pentru a ajuta la aflarea originii asteroidului, a misiunii investigatie stiintifica Acesta se va baza pe un magnetometru, spectrometru de raze gamma și neutroni și un aparat de fotografiat multispectral. Oamenii de știință știu că un asteroid nu generează un câmp magnetic așa cum o face Pământul, dar dacă Psyche avea un câmp magnetic în trecut, acesta poate fi înregistrat și astăzi în materialul asteroidului. Folosind senzori montați pe un braț de 2 metri, magnetometrul poate determina dacă Seichi este încă magnetizat. Dacă da, acest lucru ar confirma că asteroidul face parte din nucleul unei planete mici timpurii, elementul constitutiv al unei planete timpurii.

Inginerii de la Laboratorul de propulsie cu jet al NASA din sudul Californiei au integrat instrumentul magnetometru în nava spațială a psihicului agenției pe 28 iunie 2021. Instrumentul va ajuta la determinarea dacă asteroidul psihic face parte din planetă. Credit: NASA / JPL-Caltech

Spectrometrul neutronic al orbitatorului și spectrometrul cu raze gamma îi vor ajuta pe oamenii de știință să determine elementele chimice ale asteroidului. Pe măsură ce razele cosmice și particulele de mare energie afectează suprafața psihicului, elementele care alcătuiesc materialul de la suprafață absorb energie. Neutronii și razele gamma care emit ca răspuns pot fi detectate de un spectrometru, permițând oamenilor de știință să-și potrivească proprietățile cu cele emise de elemente cunoscute pentru a determina din ce este format psihicul.

Între timp, o pereche de camere color formează dispozitivul de imagine multispectrală. Fotograful este sensibil la lumină dincolo de ceea ce oamenii pot vedea, folosind filtre la lungimi de undă ultraviolete și aproape de infraroșu. Lumina reflectată în aceste filtre poate ajuta la identificarea mineralelor din orice material de rocă care ar putea fi prezent pe suprafața psihicului.

Această imagine arată un fotograf multispectral Psyche, aflat în proces de asamblare și testare pe 13 septembrie 2021, la Malin Space Science Systems din San Diego, California. Credit: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS

Sistemul de comunicații al navei spațiale va ajuta și cu știința. Sistemul radio cu bandă X este utilizat în principal pentru a trimite comenzi către nava spațială și pentru a primi date științifice și tehnice de la aceasta. Dar oamenii de știință pot analiza și schimbările subtile ale acestor unde radio pentru a măsura rotația, oscilația, masa și câmpul gravitațional al unui obiect, oferind indicii suplimentare despre formarea și structura interiorului lui Psyche.

ochii asupra sinelui

Dar, înainte de a începe oricare dintre aceste analize științifice, vor exista imagini. Până la sfârșitul anului 2025, la trei ani de la lansare, Psyche va fi la vederea asteroidului, iar echipa de imagistică va fi în alertă maximă.

„Chiar înainte de a intra pe orbită, vom începe să obținem imagini mult mai bune decât putem de pe telescoapele de pe Pământ. Vom începe să rezolvăm caracteristici, să vedem cratere mari, bazine de crater – poate lanțuri montane. Cine știe ce vom vedea? „a spus Jim Bell de la Universitatea de Stat. Arizona, investigator principal adjunct în psihologie și lider al echipei de imagistică. „Tot ce știm este că adevărul sufletului va fi mai străin și mai frumos decât ne putem imagina”.

Această ilustrație ilustrează nava spațială Psyche a NASA, programată pentru lansare în august 2022. Credit de imagine: NASA / JPL-Caltech / ASU

Mai multe despre misiune

Universitatea de Stat din Arizona conduce misiunea Psyche. Laboratorul de propulsie cu jet al NASA din sudul Californiei este responsabil pentru gestionarea generală a misiunii, ingineria sistemului, integrarea și testarea și operațiunile misiunii. Faza misiunii cunoscută sub numele de operațiuni de asamblare, testare și lansare este în prezent în curs de desfășurare Laboratorul de propulsie cu jet. Până în primăvara anului viitor, Psyche va fi complet asamblat și gata de expediere la Centrul Spațial Kennedy al NASA.

JPL oferă, de asemenea, un instrument demonstrativ de tehnologie numit Deep Space Optical Communications, care va zbura și pe Psyche și care va testa comunicațiile laser cu viteză mare de date, care ar putea fi utilizate în viitoarele misiuni NASA.