Логотип Зефирнет

Миссия НАСА Люси станет первой, кто исследует популяцию древних астероидов

Дата:

Художественный концепт космического корабля "Люси", пролетающего мимо троянского астероида. Предоставлено: Юго-Западный научно-исследовательский институт.

НАСА готово запустить миссию на 981 миллион долларов в отдаленные уголки Солнечной системы в субботу, начав 12-летнюю экспедицию по посещению группы неизведанных астероидов, которые могут дать подсказки, которые помогут ученым расшифровать, как планеты формировались более чем за 4 миллиарда лет. назад.

Миссия Люси, последнего исследователя солнечной системы НАСА, покинет Землю, чтобы начать серию все более крупных орбитальных петель вокруг Солнца, в конечном итоге достигнув расстояния до Юпитера в 2027 году. Затем миссия пролетит мимо пяти астероидов за 15 месяцев, прежде чем совершит еще один совершить круговой круг вокруг Солнца, готовясь к финальному пролету двойной пары астероидов в 2033 году.

«Эта миссия будет изучать популяцию объектов, называемых троянскими астероидами, которые опережают Юпитер или следуют за ним по его орбите на 60 градусов», - сказал Хэл Левисон, главный исследователь Люси из Юго-западного исследовательского института (SWRI) в Боулдере, штат Колорадо. «Причина, по которой они важны с научной точки зрения, в том, что они были остатками.

«Мы думаем о них как о окаменелостях, поэтому мы назвали космический корабль« Люси »в честь окаменелости предка человека, известной как Люси», - сказал Левисон в интервью Spaceflight Now. «Это расскажет нам, как образовались планеты-гиганты и как они двигались».

Построенный компанией Lockheed Martin в Колорадо, космический корабль Lucy массой 3,300 фунтов (1,500 кг) спрятан внутри носового обтекателя ракеты United Launch Alliance Atlas 5 на станции космических сил на мысе Канаверал. Старт со стартовой площадки 41 запланирован на 5:34 утра по восточному поясному времени (0934:75 по Гринвичу) в субботу, это открытие XNUMX-минутного окна запуска.

По данным метеорологической группы Космических сил США на мысе Канаверал, вероятность хорошей погоды в субботу составляет 90%.

У миссии есть 23 дня, чтобы взлететь и воспользоваться уникальным выравниванием между Землей и астероидами во внешней Солнечной системе.

Если что-то помешает запуску в этом году, у НАСА есть резервная возможность запустить Люси в октябре 2022 года без какого-либо влияния на научные цели миссии.

Кожух полезной нагрузки ракеты Atlas 5, производимой ULA в Харлингене, штат Техас, украшен логотипом миссии "Люси". На эмблеме изображены окаменелые останки предка человека, которого ученые, обнаружившие ее в Эфиопии в 1974 году, назвали Люси.

Ракета United Launch Alliance Atlas 5 с космическим кораблем Lucy наверху стоит на своей стартовой площадке в четверг на мысе Канаверал. Предоставлено: НАСА / Билл Ингаллс.

Люси - первая миссия, которая пролетит сквозь рои троянских астероидов.

Ученые полагают, что троянские астероиды представляют собой разнообразный образец небольших планетарных строительных блоков, оставшихся после того, как Солнечная система сформировалась 4.5 миллиарда лет назад. С 2025 по 2033 год Люси облетит восемь различных астероидов, в том числе семь в роях троянцев.

«Эти объекты интересны, потому что они являются остатками образования Солнечной системы», - сказала Кэти Олкин, заместитель главного исследователя миссии Люси в SWRI. «Мы разработали нашу миссию, чтобы исследовать разнообразие этих объектов в этой популяции. Мы собираемся посетить большинство астероидов за одну миссию. Мы собираемся пролететь мимо семи троянских астероидов в этом эпическом путешествии протяженностью почти 4 миллиарда миль. Мы собираемся изучать геологию, состав поверхности… и искать спутники вокруг этих объектов ».

Подобно открытию окаменелостей, которое информировало ученых об эволюции человека, троянские астероиды могут дать ключ к разгадке древней истории Солнечной системы. После того, как Юпитер сформировался и перешел на свою текущую орбиту, астероиды оказались захваченными роями, каждый из которых сосредоточился в гравитационно-устойчивой точке либрации впереди и позади самой большой планеты Солнечной системы.

«Эта окаменелость изменила наше понимание эволюции гоминидов, точно так же, как мы надеемся, что космический корабль Люси изменит наше понимание Солнечной системы», - сказал Олкин.

НАСА выбрало для разработки в 2017 году миссию «Люси» вместе с другим исследованием астероида под названием «Психея». Запуск «Психеи» намечен на следующий год для орбиты богатого металлами астероида.

Люси и Психея, которых иногда называют сестринскими миссиями, будут посещать разные типы объектов. Но оба могут многое рассказать ученым об эволюции Солнечной системы.

Два космических зонда присоединяются к линии ограниченных по стоимости миссий НАСА Discovery, программе, которая включала марсоход Mars Pathfinder, миссию Messenger на орбиту Меркурия и космический корабль Dawn, который вращался вокруг гигантского астероида Веста и карликовой планеты Церера.

Выбранные из 28 предложений, представленных в НАСА в 2015 году, Люси и Психея посетят миры, которые никогда раньше не видели крупным планом, поскольку ученые стремятся разобраться в бурной ранней истории Солнечной системы, когда протопланеты объединились в результате слияний и столкновений между ними. камни и валуны в диске вокруг солнца.

Троянские астероиды, включая пролетные цели Люси, могут по-прежнему выглядеть так же, как и более 4 миллиардов лет назад, прежде чем ученые полагают, что огромное притяжение гравитации Юпитера заманило их в ловушку в их текущем местоположении, когда внешние планеты сместились. Трояны - это реликвии типов объектов, которые объединились, чтобы создать планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Из-за удаленности от Земли фрагменты троянцев Юпитера никогда не падали на землю в виде метеоритов, что лишало ученых возможности проникнуть в суть их истории и строения.

Эта иллюстрация, показанная в масштабе, включает в себя художественные концепции астероидов-целей миссии "Люси". Предоставлено: НАСА.

«Если вся эта история правдива… эти объекты действительно представляют собой объекты, которые сформировались по всей внешней солнечной системе и теперь находятся в роях троянцев, куда такая миссия, как Люси, может отправиться и изучить их», - сказал Левисон.

Ученые мало что знают о троянских астероидах. Астрономы нашли более 7,000 объектов. Возможно, еще тысячи ожидают открытия с использованием больших телескопов.

Но даже космический телескоп Хаббла не может определить подробности о составе и внешнем виде троянских астероидов. Ученые имеют приблизительное представление о размере каждого объекта, который должна посетить Люси, и немного знают их цвета. Некоторые из них серые, а некоторые более красноватые.

«Это исследовательская миссия, - сказал Олкин. «Мы раньше не видели троянских астероидов. Мы смотрим на композицию. Так что многие вещи являются подсказками, но у нас нет конкретной гипотезы, которую мы проверяем, и я могу сказать вам, да или нет, потому что мы никогда раньше не были на этих объектах. У нас много вопросов, и нам нужно продолжить обучение, чтобы иметь возможность задавать вопросы следующего более глубокого уровня ».

Цели Люси в роях троянцев варьируются по размеру от менее мили в ширину до более 60 миль в диаметре.

«Мы производим выборку объектов разного размера, разных спектральных типов, двух разных скоплений, поэтому мы смотрим на разнообразие по всем осям, которые только можем придумать», - сказал Олкин. «Таким образом, мы можем выполнить эту миссию, посетить большинство астероидов, когда-либо существовавших, и иметь возможность действительно сравнить эти объекты».

Самые большие астероидные цели Люси, названные Патрокл и Менотиус, будут последними мирами, посещенными во время миссии. Наземные наблюдения показывают, что эти астероиды имеют примерно сферическую форму.

В то же время, когда команды готовят космический корабль «Люси» к запуску, астрономы пытаются больше узнать о формах других целей миссии. Когда что-то проходит прямо между Землей и далекой звездой, ученые используют оккупацию звезд, чтобы приблизиться к размеру и форме удаленного объекта.

Измеряя узор, в котором астероид заслоняет свет звезды, астрономы могут оценить форму объекта. Буквально в этом месяце ученые запланировали две кампании по изучению звездного затмения, чтобы узнать больше о форме двух целей Люси: Полимеле и Эврибате.

В ходе своей миссии Люси облетит шесть троянцев Юпитера. Эта замедленная анимация показывает движения внутренних планет (Меркурий, коричневый; Венера, белый; Земля, синий; Марс, красный), Юпитер (оранжевый) и два троянских роя (зеленый) во время миссии Люси. . Предоставлено: Астрономический институт CAS / Петр Шейрих.

После взлета с мыса Канаверал космический корабль «Люси» проведет год на орбите вокруг Солнца, аналогичной орбите Земли, прежде чем вернуться на свою родную планету в октябре следующего года для гравитационного маневра с рогаткой, чтобы начать движение в солнечную систему.

«Поиск траектории, которая действительно позволит нам посетить все эти типы объектов, было настоящей рутиной для Люси», - сказал Левисон. в конце концов пересекает орбиту Юпитера ».

По словам Корали Адам, заместителя начальника навигационной группы KinetX Aerospace, без помощи земной гравитации Люси пришлось бы нести в пять раз больше топлива, достаточное, чтобы сделать миссию невыполнимой.

Второй пролет Земли в декабре 2024 года отправит Люси к ее первому столкновению с астероидом. Космический корабль пролетит мимо астероида Дональдджохансон, названного в честь ученого, обнаружившего окаменелость Люси, в апреле 2025 года.

Затем Люси полетит в первый рой троянцев, посетив пять астероидов, включая крошечный спутник одного из объектов, всего за 15 месяцев с августа 2027 года по ноябрь 2028 года. Эти пять астероидов находятся в так называемом L4, или греческом, рое. .

На самой далекой дуге Люси будет находиться на расстоянии более 500 миллионов миль (800 миллионов километров) от Солнца. Космический корабль будет самым удаленным от Солнца космическим кораблем, когда-либо полагающимся на солнечную энергию.

Последний поворот Земли в 2030 году подготовит Люси к последнему столкновению в рамках 12-летней миссии, пролету пары бинарных астероидов по имени Патрокл и Менотиус 3 марта 2033 года в рое L5 или троянцев. Каждый из двух объектов примерно одинакового размера, с диаметром более 60 миль (100 километров), что делает их крупнейшими целями пребывания Люси в солнечной системе.

На каждом астероиде у Люси будет всего несколько часов, чтобы сделать лучшие снимки и собрать наиболее полезные данные. Зонд будет перемещаться мимо астероидов с относительной скоростью несколько миль в секунду, используя поворотную платформу для наведения камеры и научных инструментов.

«Люси - это миссия облета, поэтому, потратив годы, путешествуя более миллиарда миль, чтобы добраться до наших целей, мы целимся почти прямо в них, пролетая в пределах 600 миль (1,000 километров) от их поверхности», - сказал Кейт Нолл, научный сотрудник НАСА. для миссии Люси. «И Люси не сбавляет обороты из-за этих облетов».

Космический корабль будет пролетать мимо каждой из своих астероидных целей с относительной скоростью в диапазоне от 13,000 21,000 миль в час (20,000 32,000 километров в час) до XNUMX XNUMX миль в час (XNUMX XNUMX километров в час).

«Когда вы смотрите на эти мультипликационные карты, кажется, что точки, которые представляют троянцев, довольно близко расположены друг к другу», - сказал Нолл. «Но на самом деле самая близкая пара, которую мы (посетим), находится на расстоянии более 10 миллионов миль друг от друга, а другие намного дальше этого».

На этом рисунке показана уникальная траектория космического корабля "Люси" через Солнечную систему, ведущего зонд к обоим роям троянских астероидов. Предоставлено: НАСА / SWRI.

Каждый из трех научных инструментов Люси - это обновленная версия полезной нагрузки, которая использовалась в предыдущих миссиях НАСА.

Один из инструментов, Lucy Long Range Reconnaissance Imager, представляет собой телескоп для получения черно-белых изображений, созданный на основе аналогичного инструмента на космическом корабле NASA New Horizons, который впервые сделал снимки Плутона крупным планом в 2015 году.

Инструмент L'LORRI, предоставленный Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса, позволит получить наиболее подробные изображения троянских астероидов, составить карту их поверхностей, исследовать кратеры и искать небольшие астероиды-спутники и пылевые облака.

Еще одна полезная нагрузка на космический корабль поступает из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Он называется L'Ralph и представляет собой два инструмента в одном.

Одним из элементов прибора является, по сути, цветная камера, производящая изображения, похожие на то, что видит человеческий глаз. Спектрометр инфракрасного изображения поможет ученым идентифицировать льды, минералы и органические молекулы на каждом астероиде.

Термоэмиссионный спектрометр Люси, или L'TES, прибор измеряет температуру поверхности каждого астероида.

«Температура очень многое говорит нам о физических свойствах поверхности», - сказал Фил Кристенсен, главный исследователь прибора L'TES из Университета штата Аризона. «Сравнивая дневные и ночные измерения, мы можем определить, сделана ли поверхность из плотного валунного материала или из мелкозернистой пыли и песка».

Другое научное исследование, которое является частью миссии Люси, но не считается полезной нагрузкой, поможет исследователям определить массу каждого астероида, что может дать оценки плотности объекта.

«Когда мы пролетаем мимо троянских астероидов, ускорение силы тяжести троянских астероидов немного изменит скорость космического корабля», - сказал Олкин. «Мы пролетаем мимо наших объектов со скоростью почти 15,000 XNUMX миль в час, и гравитационное притяжение троянских астероидов изменит эту скорость примерно на одну сотую мили в час, но мы сможем обнаружить это с помощью нашей телекоммуникационной подсистемы и изменение доплеровской частоты по мере того, как мы пролетаем ».

Это изменение скорости расскажет ученым, сколько массы содержит каждый астероид.



Миссия Люси направлена ​​на то, чтобы ответить на некоторые серьезные научные вопросы, но разработчики миссий не застрахованы от поп-культуры.

Окаменелость Люси получила свое название после того, как ученые услышали песню Beatles «Люси в небе с бриллиантами» во время празднования открытия. Ученые, разрабатывающие троянский исследователь астероидов, увидели эту связь.

«Эти астероиды действительно похожи на алмазы в небе с точки зрения их научной ценности для понимания того, как формировались планеты-гиганты и развивалась солнечная система», - сказал Левисон.

Крошечный алмаз, спрятанный глубоко внутри спектрометра L'TES, действует как светоделитель, который разделяет свет на части и направляет лучи в разные стороны в пределах фокальной плоскости инструмента.

«Мы действительно отправляем бриллиант в небо с Люси», - сказал Кристенсен. «Это основная часть инструмента, а также забавный элемент миссии».

Ученые не исключили, что Люси отправит Люси посетить другие астероиды после последней встречи основной миссии в 2033 году. Последний пролет Земли оставит космический корабль на стабильной орбите вокруг Солнца, для поддержания которой требуется мало топлива.

Даже без расширенной миссии Люси попадет в книги рекордов.

«Мы посещаем больше астероидов, чем любой другой космический корабль в истории», - сказал Левисон. «Это также 12-летняя миссия, а это большой срок.

«Я должен сказать, что мне будет 75, когда все это будет сказано и сделано», - сказал Левисон. «Но вы также можете представить, что молодые люди, люди, возможно, из начальной и средней школы, будут работать над Люси к тому времени, когда мы дойдем до конца миссии».

Эл. адрес Автор.

Следите за сообщениями Стивена Кларка в Twitter: @ StephenClark1.

PlatoAi. Web3 в новом свете. Расширенный анализ данных.
Щелкните здесь, чтобы получить доступ.

Источник: https://spaceflightnow.com/2021/10/15/nasas-lucy-mission-will-be-the-first-to-explore-a-population-of-ancient-asteroids/

Spot_img

Последняя разведка

Spot_img