Już 13 października 2023 roku rozpocznie się misja sondy kosmicznej Psyche, której celem jest poznanie bogatej w metal asteroidy, krążącej wokół Słońca pomiędzy Marsem a Jowiszem. Obiekt jest niezwykle intrygujący i może dać odpowiedź na wiele pytań. Lot potrwa aż do lipca 2029 roku. Wówczas sonda rozpocznie główny etap misji. W artykule przedstawiamy szczegóły misji oraz najciekawsze dane dotyczące sondy i asteroidy.
Artystyczna wizja sondy Psyche
fot. NASA/JPL-Caltec
Nazwą Psyche oznaczono zarówno sondę, jak również asteroidę, która ma podlegać badaniom. Sonda po rozłożeniu paneli słonecznych pokryłaby niemal w całości boisko do tenisa ziemnego. Z kolei powierzchnia asteroidy wynosi 165 800 kilometrów kwadratowych, a w najszerszym miejscu ma około 280 kilometrów.
Psyche to misja mająca na celu zbadanie bogatej w metal asteroidy, która znajduje się w głównym pasie asteroid pomiędzy Marsem a Jowiszem. Na uwagę zasługuje fakt, że jest to pierwsza misja NASA mająca na celu zbadanie asteroidy zawierającej więcej metalu niż skał i lodu!
NASA i SpaceX planują start na 12 października 2023 r. Psyche wystartuje z z Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego 12 z platformy startowej (Launch Pad 39A) na pokładzie rakiety SpaceX Falcon Heavy. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, grawitacja asteroidy Psyche przechwyci statek kosmiczny pod koniec lipca 2029 r., a główna misja Psyche rozpocznie się w sierpniu.
Artystyczna wizja sondy Psyche
fot. NASA/JPL-Caltec
Sonda na orbicie asteroidy ma spędzić około dwóch lat. W tym czasie wykona dokładne zdjęcia, sporządzi mapę powierzchni i zgromadzi dane umożliwiające określenie składu asteroidy.
Korpus statku kosmicznego Psyche ma wielkość małego samochodu dostawczego i jest napędzany elektrycznym napędem słonecznym. Posiada magnetometr, spektrometr promieni gamma i neutronów oraz wielospektralny obraz do badania asteroidy Psyche. Sonda rozpocznie wysyłanie zdjęcia na Ziemię, gdy tylko wykryje asteroidę.
Naukowcy przewidują, że asteroida może stanowić część lub całość bogatego w żelazo jądra planetozymali – elementu budulcowego planety skalistej. W innym scenariuszu zakłada się, że może to być pozostałością po zupełnie innym rodzaju ciała bogatego w żelazo, które uformowało się z materiału bogatego w metal gdzieś w Układzie Słonecznym. Psyche może nam pokazać, jak powstało jądro Ziemi i jądra innych planet typu ziemskiego.
Podróż statku kosmicznego Psyche do asteroidy o tej samej nazwie można uznać za podróż do centrum Ziemi. Asteroida Psyche może być odsłoniętym jądrem planetozymali, wczesnym elementem składowym planet. Mogła zostać pozbawiona zewnętrznych warstw w wyniku gwałtownych zderzeń podczas wczesnego formowania się naszego Układu Słonecznego.
Jeśli jest to planetozymal, asteroida Psyche może umożliwić dokładne przyjrzenie się wnętrzu planet ziemskich, takich jak Ziemia. Nie możemy wydrążyć ścieżki do metalowego rdzenia Ziemi – ani jąder innych planet skalistych – więc wizyta w Psyche może zapewnić jedyne w swoim rodzaju wgląd w brutalną historię zderzeń i akumulacji materii, która stworzyła planety takie jak nasza własny.
Psyche okrąża Słońce w zewnętrznej części głównego pasa asteroid pomiędzy Marsem a Jowiszem. Znajduje się około trzy razy dalej od Słońca niż Ziemia. Kształt asteroidy jest nieregularny i przypomina ziemniaka. Grawitacja powierzchniowa na Psyche jest znacznie mniejsza niż na Ziemi – a nawet mniejsza niż na ziemskim Księżycu. Na Psyche podnoszenie samochodu byłoby jak podnoszenie dużego psa.
Asteroida najprawdopodobniej przeżyła wiele gwałtownych zderzeń, które zdarzały się często w okresie formowania się Układu Słonecznego. Dane nadal zawierają sprzeczności, ale analizy naukowe wskazują, że Psyche prawdopodobnie składa się z mieszaniny skał i metalu, przy czym metal stanowi od 30% do 60% jej objętości. Skład asteroidy został określony na podstawie obserwacji radarowych i pomiarów bezwładności cieplnej asteroidy (szybkości, z jaką obiekt nagrzewa się lub oddaje ciepło).
Łącząc obserwacje radarowe i optyczne, naukowcy stworzyli trójwymiarowy model Psyche, który przedstawia dowody na istnienie dwóch zagłębień przypominających krater. Sugeruje to, że istnieją znaczne różnice w zawartości metalu i kolorze asteroidy na jej powierzchni. Ale dopóki w ramach tej misji po raz pierwszy nie zobaczymy z bliska asteroidy Psyche, nie wiemy, jak ona naprawdę wygląda.
Oczekuje się, że w chwili startu statek kosmiczny Psyche będzie miał masę do 2747 kilogramów, łącznie z dołączoną do niego technologią Deep Space Optical Communications (DSOC). Całkowita masa w chwili startu, łącznie z rakietą, wynosi 1,43 miliona kilogramów, z czego ponad 99% stanowi rakieta.
Psyche będzie komunikować się z Ziemią za pomocą czterech anten: jednej stałej anteny o dużym wzmocnieniu o długości 6,5 stopy (2 metrów) dostarczonej przez firmę Maxar i trzech małych anten o niskim wzmocnieniu zaprojektowanych i wyprodukowanych przez JPL. Podobnie jak wszystkie misje międzyplanetarne NASA, Psyche będzie wysyłać dane i otrzymywać polecenia za pośrednictwem sieci Deep Space Network (DSN), która obejmuje trzy stacje naziemne wokół Ziemi, z którymi można rozmawiać i śledzić statki kosmiczne.
Instrumenty naukowe:
Kamera wielospektralna Psyche składa się z pary identycznych kamer wyposażonych w filtry i obiektywy teleskopowe do fotografowania powierzchni asteroidy w różnych długościach fal światła. Kamery mogą wykonywać zdjęcia w części widma widzialnego dla ludzkiego oka, a także w zakresie fal światła bliskiej podczerwieni wykraczającym poza zakres widzialny człowieka.
Spektrometr promieniowania gamma i neutronów znajdujący się na orbiterze pomoże naukowcom określić pierwiastki chemiczne tworzące materiał powierzchniowy asteroidy. Gdy promienie kosmiczne i cząstki o wysokiej energii bombardują powierzchnię asteroidy Psyche, znajdujące się tam pierwiastki absorbują energię. W odpowiedzi emitują neutrony i promienie gamma o różnych poziomach energii. Spektrometr może wykryć te emisje, umożliwiając naukowcom dopasowanie ich do właściwości znanych pierwiastków i określenie, z czego zbudowana jest Psyche.
Magnetometr orbitera będzie szukał dowodów na istnienie starożytnego pola magnetycznego na asteroidzie Psyche. W przeciwieństwie do Ziemi i innych planet skalistych, które wytwarzają pole magnetyczne w swoich ciekłych metalicznych jądrach, małe ciała, takie jak asteroidy, nie wytwarzają go, ponieważ są zamrożone. Potwierdzenie pozostałości pola magnetycznego w Psyche byłoby mocnym dowodem na to, że asteroida uformowała się z jądra ciała planetarnego.
Deep Space Optical Communications (DSOC) będzie pierwszym testem agencji wykorzystującym laser bliskiej podczerwieni w zakresie szerokopasmowej komunikacji optycznej między Ziemią a odległościami znacznie przekraczającymi Księżyc.
Aby sprostać wymaganiom przyszłych misji kosmicznych opierających się na obecnych, najnowocześniejszych systemach radiowych, konieczne byłoby ogromne zwiększenie rozmiaru, masy i mocy sprzętu do przesyłania i odbierania danych o dużej przepustowości, takich jak obrazy i wideo w wysokiej rozdzielczości . Komunikacja optyczna mogłaby potencjalnie zapewnić to istotne zwiększenie przepustowości bez konieczności zwiększania sprzętu. Podobnie jak modernizacja starej infrastruktury telekomunikacyjnej na Ziemi za pomocą światłowodów w celu zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na dane, przejście z komunikacji radiowej na komunikację laserową zwiększyłoby obecne szybkości transmisji danych 10 do 100 razy.
DSOC nie jest przeznaczony do przekazywania danych z misji Psyche, ponieważ demonstracja technologii planowana jest na pierwsze dwa lata rejsu statku kosmicznego. Jeśli jednak okaże się sukcesem, technologia ta zostanie wykorzystana w przyszłych ludzkich i robotycznych statkach kosmicznych do przesyłania ogromnych ilości danych naukowych, co umożliwi wprowadzenie w życie bardziej innowacyjnych koncepcji misji kosmicznych. Ostatecznie DSOC może utorować drogę komunikacji szerokopasmowej, która pomoże ludzkości w kolejnym gigantycznym skoku: wysłaniu astronautów na Marsa.
TRANSMISJA NA ŻYWO. 13.10.2023 godz. 16:19 czasu polskiego
Już 13 października 2023 roku rozpocznie się misja sondy kosmicznej Psyche, której celem jest poznanie bogatej w metal asteroidy, krążącej wokół Słońca pomiędzy Marsem a Jowiszem. Obiekt jest niezwykle intrygujący i może dać odpowiedź na wiele pytań. Lot potrwa aż do lipca 2029 roku. Wówczas sonda rozpocznie główny etap misji. W artykule przedstawiamy szczegóły misji oraz najciekawsze dane dotyczące sondy i asteroidy.
