Det är ett nytt år, med nya utmaningar och nya möjligheter! Och NASA, som vill starta saker, har meddelat de två nya uppdragen som kommer att lanseras under det kommande decenniet. Dessa robotuppdrag, kallade Lucy och Psyche, är avsedda att hjälpa oss att förstå historien för det tidiga solsystemet och kommer att distribueras med början 2021 respektive 2023.
Medan Lucy uppdrag är att utforska en av Jupiters trojan-asteroider, kommer Psyche att utforska en metallsteroid som kallas 16 Psyche. Och mellan de två hoppas de att de kommer att svara på några bestående frågor om planetbildning och hur solsystemet blev. Mer än så, dessa uppdrag representerar historiska första för NASA och utforskning av mänskliga rymden.
NASA: s Discovery-program, som Lucy och Psyche är en del av, skapades 1992 för att komplettera deras större "flaggskepp" -program. Genom att föra samman forskare och ingenjörer till designuppdrag har Discovery-programmets fokus varit att maximera vetenskaplig forskning genom att skapa många mindre uppdrag som har kortare utvecklingsperioder och kräver mindre i vägen för operativa resurser.
Lucy-uppdraget planeras starta i oktober 2021 och förväntas komma till sin första destination (en huvudbälte-asteroid) 2025. Den kommer sedan att sätta kurs för Jupiters trojaner, en grupp asteroider som fångas av Jupiters allvar och dela sin omloppsbana. Dessa asteroider anses vara reliker från det tidiga solsystemet; och mellan 2027 och 2033 kommer Lucy att studera sex av dem.
Förutom att vara det första uppdraget att utforska Jupiters trojanska befolkning är Lucy också av historisk betydelse på grund av antalet asteroider som den kommer att besöka. Under hela sitt uppdrag kommer det att undersöka sex trojaner, vilket är det totala antalet asteroider från huvudbältet som hittills har studerats. Naturen hos dessa sex asteroider förväntas också berätta mycket om solsystemets tidiga historia.
Som Harold F. Levison - den huvudsakliga utredaren av Lucy-uppdraget från Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado - förklarade under en inbjudningsöversikt av NASA:
”En av de överraskande aspekterna av denna befolkning är deras mångfald. Om vi tittar på dem genom teleskoper på jorden ser vi att de skiljer sig mycket från varandra i sin färg, i deras spektra. Och så tror vi att det berättar något om hur solsystemet bildades och utvecklats ... Denna mångfald i dessa objekt, tror vi, beror på det faktum att de faktiskt bildades i mycket olika regioner i solsystemet, med mycket olika fysiska egenskaper . Och något inträffade i solsystemets historia där dessa objekt startade på mycket olika avstånd, men under bildandet och utvecklingen av solsystemet rörde de sig runt och placerades i dessa stabila reservoarer nära Jupiters bana. "
De sex trojanerna som Lucy är avsett att undersöka valdes ut eftersom mångfalden i deras fysiska egenskaper visar att de är från olika platser i hela solsystemet. Som Levison uttryckte det, "Dessa små kroppar är verkligen fossilerna i planetsbildning, och det är därför vi uppkallade Lucy efter den mänskliga förfäder som kallas Lucy."
Dessutom kommer Lucy att bygga på framgången för uppdrag som New Horizons och OSIRIS-REx., Som inkluderar användning av uppdaterade versioner av instrument de använde för att utforska Pluto, Kuiper Belt och asteroiden Bennu-dvs RALPH- och LORRI-instrumenten och OTES-instrumentet. Dessutom kommer flera medlemmar av New Horizons och OSIRIS-REx vetenskapsteam att låna ut sin expertis till Lucy-uppdraget.
På samma sätt kommer Psyche-uppdraget att ha enormt vetenskapligt värde eftersom det kommer att besöka den enda metallsteroid som är känd att existera. Denna asteroid mäter ungefär 210 km (130 mi) i diameter och tros vara helt sammansatt av järn och nickel. I detta avseende liknar det jordens metalliska kärna, såväl som kärnorna på alla markjordar i solsystemet.
Det är av denna anledning varför forskare tror att det kan vara den exponerade kärnan på en planet i Mars-storlek. Enligt denna teori upplevde 16 Psyche flera stora kollisioner under solsystemets tidiga historia, vilket fick den att kasta sin steniga mantel. Robotsonden kommer att lanseras 2023 och förväntas komma fram till 2030 - efter att ha fått en manövrerad jordtyngdkraft 2024 och en flyby från Mars 2025.
Genom att mäta dess sammansättning, magnetfält och kartlägga dess ytfunktioner hoppas Lucys vetenskapsteam att lära sig mer om planetbildningens historia. Som Lindy Elkins-Tanton - den huvudsakliga utredaren av Psyche och direktören för skolan för jord- och rymdutforskning vid Arizona State University - sa under NASA: s inbjudningsöversikt:
”Mänskligheten har besökt steniga världar och isiga världar och världar gjorda av gas. Men vi har aldrig sett en metallvärld. Psyche har aldrig besökt eller tagits en bild som var mer än en ljuspunkt. Och så förblir dess utseende ett mysterium. Detta uppdrag kommer att vara verklig utforskning och upptäckt. Vi tror att Psyche är metallkärnan i en liten planet som förstördes i den höga energin, den höga hastigheten, den första hundraedeln av vårt solsystem. Genom att besöka Psyche kan vi bokstavligen besöka en planetär kärna det enda sättet mänskligheten kan ... Psyche låt oss besöka det inre rymden genom att besöka det yttre rymden. "
Planetkärnor tros inte bara vara där magnetiska fält härstammar (som är nödvändiga för livets uppkomst), utan de är helt otillgängliga för oss. Själva kanten av jordens yttre kärna ligger ungefär 2890 km (1790 mi) från vår planet. Men den djupaste mänskligheten som någonsin har grävts har varit på ett djup på 12 km (7,5 mi), som ägde rum vid Kola Superdeep Borehole, i Ryssland.
Dessutom beräknas temperatur- och tryckförhållandena inom jordens kärna uppgå till 5700 K (5400 ° C; 9752 ° F) och 330 till 360 gigapascals (över tre miljoner gånger normalt lufttryck). Detta gör att utforska kärnan på vår planet (eller någon annan planet i solsystemet, för den delen) fullständigt opraktisk. Därför är ett robotuppdrag till en värld som Pysche en sådan möjlighet.
Och eftersom Psyche är den enda avrundade kroppen av metall som är känd för att existera i solsystemet, är asteroiden lika osannolik som den är unik. Och eftersom inga uppdrag någonsin har ägt rum för att utforska dess yta, och inga bilder finns som kan berätta för oss hur dess ytfunktioner skulle se ut, är Psyche-uppdraget säkert att kasta seriöst ljus på hur en metallvärld ser ut.
"Hur tror vi att det kan se ut?" frågade Tanton. ”Har den ytsvavelflöda på ytan? Är det täckt med högväxt klippor som skapades när stelnande metall krympt och utsidan av kroppen bröt i fel? Är ytan en kombination av järnmetall och grön mineralkristall som järnmeteoriter är? Och hur ser en slagkrater i metall ut? Kan dess kanter eller metallblinkar frysas i kylan av rymden innan de föll tillbaka på ytan. Vi vet inte. "
Jim Green, NASA: s planetary science Director, uttryckte entusiasm för upptäckten 13 och 14 i uppdraget i ett nyligen pressmeddelande från NASA:
"Det här är verkliga upptäcktsuppdrag som integreras i NASA: s större strategi för att undersöka hur solsystemet bildades och utvecklats. Vi har utforskat markplaneter, gasjättar och en rad andra kroppar som kretsar runt solen. Lucy kommer att observera primitiva rester längre bort i solsystemet, medan Psyche kommer direkt att observera det inre av en planetkropp. Dessa ytterligare pusselbitar hjälper oss att förstå hur solen och dess familj av planeter bildade, förändrats med tiden och blev platser där livet kunde utvecklas och upprätthållas - och vad framtiden kan hålla. ”
Lucy och Psyche valdes ut från fem finalister som valdes ut för vidareutveckling i september 2015. Dessa valdes i sin tur bland 27 uppdragskoncept som lämnades tillbaka i november 2014. Exempel på tidigare och nuvarande upptäcktsuppdrag inkluderar rymdsonden Kepler, Dawn-rymdskeppet, Mars Pathfinder och InSight-landaren (som planeras lanseras 2018).
