В 2022 году миссия NASA Psyche отправится для исследования богатого металлами астероида 16 Psyche

В августе 2022 года запланирован старт космического аппарата NASA Psyche. Его прибытие в пояс астероидов ожидается в 2026 году.  Он отправится в путешествие по Вселенной в неизведанную область, которую мы никогда не посещали и с трудом можем разглядеть с Земли. Цель миссии NASA Psyche - богатый металлами одноименный астероид (16 Psyche) в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером -  неисследованный мир в космическом пространстве.

Иллюстрация космического аппарата NASA Psyche, который планируется запустить к главному поясу астероидов в августе 2022 года для исследования богатого металлами астероида 16 Psyche. Credits: NASA/JPL-Caltech/ASU

 

С земных и космических телескопов астероид выглядит как нечеткое пятно. Ученым известно, что по форме он напоминает картофель и вращается «лёжа на боку», подобно планете Уран.

На основе спектрального анализа отраженного от астероида излучения ученые предположили, что астероид (16) Психея является металлическим и пористым по составу.  По одной из вероятных версий, он был сформирован в самом начале существования нашей Солнечной системы либо как ядро планетезималя - осколка планеты - либо как первозданный материл, который не успел расплавиться. Данная исследовательская программа ставит перед собой цель выяснить это, и в процессе исследования ученые рассчитывают получить ответы на фундаментальные вопросы о формировании нашей Солнечной системы.

"Если окажется, что это часть металлического ядра, то возможно оно будет принадлежать к самому первому поколению самых ранних небесных тел в нашей Солнечной системе", - говорит Линди Элкинс-Тантон из Университета штата Аризона, которая возглавляет миссию Psyche в качестве главного исследователя. "Но на самом деле мы ничего не знаем и не узнаем наверняка, пока не доберемся туда. Мы хотели получить ответы на главные вопросы о материале, из которого построены планеты. У нас много вопросов и мало ответов. Это настоящая разведка".

На иллюстрации показано, как космический аппарат NASA Psyche будет исследовать астероид Психея, начиная с высокой орбиты A по мере проведения научных исследований постепенно снижаясь до орбиты D.  Credit: NASA/JPL-Caltech

реклама

 

Элкинс-Тантон возглавила команду, которая в 2017 году предложила проект " Psyche" в качестве миссии NASA Discovery.   По ее словам, огромной проблемой был выбор научных приборов для миссии: “Как убедиться в том, что вы получите необходимые данные, если вы не уверены в том, что именно вы будете измерять? “

Например, чтобы определить, из чего именно состоит астероид и является ли он частью ядра планеты, ученым нужны приборы, которые могли бы учесть целый ряд возможностей: никель, железо, различные виды горных пород или смесь горных пород и металлов.

Изображение астероида (16) Психея, полученное с помощью очень мощного телескопа. Википедия

 

Поэтому ученые выбрали для спутника целый комплект приборов, в состав которого вошли магнитометр для оценки магнитного поля, фотокамеры для съемки и картографирования поверхности и спектрометры для определения состава вещества путем измерения испускаемых астероидом гамма и нейтронных излучений. Исследователи пока выдвигают гипотезы о том, из чего состоит Психея, но "никто еще не смог предложить такой вариант Психеи, с которым мы не смогли бы справиться с помощью имеющихся у нас научных приборов", - сказал Элкинс-Тантон.

Как совершить экскурсию по неизвестному миру

Однако перед тем, как ученым удастся задействовать эти приборы в работе, необходимо приблизиться к астероиду и выйти на орбиту. Стартовав с космодрома Кеннеди в августе 2022 года, Psyche через девять месяцев пролетит мимо Марса, используя гравитацию планеты для дальнейшего полёта к астероиду. Весь путь составит около 1,5 миллиарда миль (2,4 миллиарда километров).

Исследовательский аппарат начнет свое окончательное сближение с астероидом в конце 2025 года. Когда спутник приблизится к объекту, команда включит камеры, и астероид Психея превратится из нечеткого пятна, каким мы его знаем сейчас, в изображение высокой четкости, впервые показав особенности этого далекого мира. Снимки помогут инженерам лучше сориентироваться, когда они будут готовить спутник к выходу на орбиту в январе 2026 года. Стартовая орбита космического аппарата рассчитана на безопасную высоту - около 435 миль (700 километров) от поверхности астероида.

На иллюстрации изображен астероид Psyche шириной 140 миль (226 км) - объект одноименной миссии NASA. На основании данных, полученных с Земли, ученые полагают, что астероид представляет собой смесь металла и горных пород. Credits: NASA/JPL-Caltech/ASU

реклама

 

Во время первого выхода на орбиту команда разработчиков миссии Psyche будет измерять силу гравитационного поля астероида, удерживающую космический аппарат на орбите. Измерив, гравитационное поле, команда будет постепенно направлять космический аппарат все ближе и ближе к поверхности, в течение почти двух лет, пока будет осуществляться научная миссия.

Размеры астероида составляют 279 × 232 × 189 км,  масса 2,27⋅1019 кг, средняя температура поверхности  примерно 160К (−113 °C).  Так как астроид имеет  неравномерное распределением массы, некоторые части его  могут быть менее плотными и пористыми как губка, а другие - более плотными и тяжелыми. Части Психеи с большей массой будут обладать большей гравитацией, сильнее притягивая космический корабль.

Чтобы разгадать загадку гравитационного поля, команда миссии будет использовать телекоммуникационную систему космического аппарата. Измеряя мельчайшие изменения в радиоволнах Х-диапазона, отражающихся от космического аппарата и больших антенн Deep Space Network вокруг Земли, инженеры смогут точно определить массу, гравитационное поле, вращение, ориентацию и колебания астероида.

Чтобы подготовить план орбиты спутника, команда разработала тысячи возможных вариантов моделирующих колебания плотности и массы астероида, а также ориентацию его оси вращения. Все вероятностные модели были проверены на компьютерных симуляторах, "но ничего нельзя знать наверняка, пока космический аппарат не окажется на месте".

В течение следующих 20 месяцев космический аппарат будет использовать электрическую двигательную установку, чтобы опускаться на все более низкие орбиты. Измерения гравитационного поля будут становиться все более точными по мере приближения аппарата к поверхности, а изображения более четкими, что позволит команде лучше изучить астероид. В конце концов, космический аппарат установит финальную орбиту на высоте около 53 миль (85 километров) над его поверхностью.

Цель этой экспедиции - разгадать тайны этого уникального небесного тела : Откуда взялась Психея, из чего она состоит, и что она может рассказать нам о формировании нашей Солнечной системы?

"Люди всегда были исследователями", - говорит Элкинс-Тантон. "Мы всегда отправлялись с места, где мы находимся, чтобы узнать, что находится за той горой. Мы всегда идём дальше; мы всегда фантазируем. Это заложено в нас. Мы не знаем, что собираемся найти, но я ожидаю, что мы будем сильно удивлены".

Посмотреть полный вариант интерактивной версии  можно на сайте Eyes on the Solar System.