Vuosina 2021 ja 2023 NASA laukaisee kaksi avaruuskoetinta nimeltä Lucy ja Psyche. Lucy vierailee Troijan asteroidien kanssa, kun taas Psyche lentää puhtaan metallin yksinäiseen asteroidiin.
NASA kehittää parhaillaan kahta avaruuskoetinta - Lucy ja Psyche -, joiden tehtävänä on kouluttaa meitä siitä, miten aurinkokunta syntyi, vierailemalla yhteensä kahdeksassa asteroidissa, jotka kiertävät Jupiteria vuosina 2025--2033.
Koettimien nimiä ei valittu sattumalta: "Lucy" on nimi, joka on annettu hyvin kaukaisen esi-isämme jäännöksille 3,2 miljoonaa vuotta vanha, ja se on erittäin sopiva, "Lucy" -projektin johtaja Harold Levison kertoo:
"Nämä pienet asteroidit ovat itse asiassa jäänteitä planeetan muodostumisesta, minkä vuoksi nimitimme koettimemme Lucyksi yhden ihmisen esi-isistämme."
Avaruussondi "Psyche" sai nimensä eri tavalla - sen yksinäisen asteroidin kunniaksi, joka koostuu melkein yksinomaan metallista, johon se lentää.
Jupiterin kuningaskunta
Jupiter on aurinkokunnan suurin planeetta, jonka painovoima vastaa sen kokoa. Ja tämän voiman avulla Jupiter hallitsee asteroideja useita kilometrejä sen ympärillä.
Mainosvideo:
Samalla kiertoradalla kuin Jupiter, vain 60 astetta planeetan edessä ja 60 astetta sen jälkeen, on monia Jupiterin vangitsemia asteroideja, jotka ovat kerääntyneet ns. L4- ja L5-Lagrange-pisteisiin (lue artikkelin lopussa olevista Lagrange-pisteistä).
Ne nimettiin "Troijan asteroidiksi" Troijan sodan kunniaksi. L4 Lagrangen pisteessä olevat asteroidit on nimetty kreikkalaisten sankareiden ja L5-pisteessä olevien Troijan sankareiden mukaan. Molemmissa ryhmissä on yhteensä miljoona asteroidia, joiden suuruus ylittää neliökilometrin.
Lucy on maailman ensimmäinen avaruuskoetin vierailulla Troijan asteroideilla, ja tämä vierailu valaisee aurinkokunnan muodostumista. Koska asteroidit kuuluvat Jupiterin valtakuntaan, ne eroavat silmiinpistävästi ympäristöstään ja toisistaan. Tämä tarkoittaa, että ne muodostuivat todennäköisesti aurinkokunnan eri paikoissa.
Kun aurinkokunta oli hyvin nuori, planeetoilla ei vielä ollut nykyaikaisia kiertoratojaan, vaan ne vain liikkuivat "satunnaisesti". Kun suuret, raskaat planeetat, kuten Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus, ohittivat ne, ne aiheuttivat täydellisen kaaoksen miljoonien isojen ja pienten asteroidien joukossa, jotka olivat myös aurinkokunnassa.
Monet näistä asteroidista heitettiin yleensä ulos aurinkokunnasta, ja voimakas Jupiter vangitsi osan niistä, ja nyt heitä kutsutaan nyt Troijan asteroideiksi.
Tarina aurinkokunnasta
Harold Levison projektista Lucy ilmaisi sen näin:”Yksi Troijan asteroidien silmiinpistävistä piirteistä on, että ne ovat hyvin erilaisia. Kun katsomme heitä kaukoputken kautta täältä maapallolta, näemme, että niillä on hyvin erilaiset värit ja spektrit. Ja uskomme, että he kertovat meille jotain aurinkokunnan syntymisestä ja kehityksestä. Uskomme, että monimuotoisuus johtuu siitä, että asteroidit muodostuivat aurinkokunnan eri paikkoihin, joilla on erilaiset fyysiset ominaisuudet. Mutta järjestelmän kehityksen aikana he matkustivat kaikkialle, kunnes saivat päätökseen matkansa kiertoradalla Jupiterin ympärillä."
Pitkä matka "Lucy"
Uskokaa tai älkää, Lucyn avaruuskoe vierailee myös Kreikan sankareilla L4: llä ja sitten Troijan sankareilla L5: llä. Tämä on hieno saavutus, koska L4 ja L5 sijaitsevat miljardin kilometrin päässä toisistaan, kukin ryhmä omalla puolellaan Jupiteria, niin sanotusti.
Avaruuskoetin laukaistaan vuonna 2021 ja matkalla kohti L4: tä huhtikuussa 2025, se lentää pienen, vain neljän kilometrin kokoisen asteroidin, sopivalla nimellä 52246 Donaldjuhansson, joka kutsuttiin arkeologin mukaan, joka löysi hominidin Lucyn jäännökset Etiopiassa vuonna 1974. Näyttää siltä, että lennon lentorata on yhtäkkiä hyvin yhtenevä koettimen nimen kanssa - mutta sitten minulla on kysymys, antoiko sama Lucy-projektissa mukana oleva tiimi nimen pienelle asteroidille?
Jotkut ongelmat ovat, että "Lucy" lentää asteroidien ohitse yli 20000 km tunnissa. Siksi jokaisen asteroidin tarkastamiseen on vain hyvin vähän aikaa.
Syynä on, että ei ole mitään tapaa antaa Lucylle sen kanssa niin paljon polttoainetta kuin koettimen tarvitsisi hidastaa ja lentää ohi. Avaruussondi painaa 1435 kg, ja suurimman osan siitä koostuu instrumenteista, radiolähettimistä ja aurinkopaneeleista.
Vuonna 2027 Lucy saavuttaa L4: n, missä se kiertää ensi vuonna neljä hyvin erilaista asteroidia. Avaruussondi jättää sitten L4: n ja jatkaa voimakasta käyrää aurinkokunnan läpi pisteestä L4 pisteeseen L5. Ei ole lainkaan outoa, että tämä matka kestää noin viisi vuotta, ja maaliskuussa 2033 koetin on kahdessa 100 neliökilometrin kokoisessa asteroidissa, jotka kiertävät toisiaan.
Tällaisia binaarisia asteroideja löytyy harvoin sisäisestä aurinkokunnasta, yleensä ne sijaitsevat Kuiperin vyöhykkeellä, Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella - joten täällä Lucyllä voi olla mahdollisuus tarkastella asteroideja, jotka olisimme muuten hyvin kaukana saada.
Psyyke - metallista valmistettu asteroidi
Matkan psyke asteroidiin on erilainen tarkoitus. Tämä kosminen runko, joka on kooltaan 250 neliökilometriä, sijaitsee Marsin ja Jupiterin välisessä asteroidivyöhykkeessä, se pyörii hieman pitkänomaisella kiertoradalla 2,5-3,3 tähtitieteellisen yksikön (AU) etäisyydellä Auringosta, jonka asteroidi kiertää viidessä vuodessa …
Kuulostaa hämmästyttävältä, mutta Psyche on ainoa tunnettu asteroidi, joka on oletettavasti valmistettu puhtaasta metallista. On olemassa versio siitä, että Psyche aloitti toimintansa pienen planeetan ytimenä, jonka halkaisija oli vähintään 500 km ja mahdollisesti melkein yhtä suuri kuin Mars.
Kun aurinkokunta oli vielä melko "lapsi", planeettojen ja asteroidien välillä tapahtui monia törmäyksiä, ja on olemassa teoria, jonka mukaan planeetta, johon Psyche kuului, yhden tai useamman suuren törmäyksen jälkeen menetti kivisen kuorensa, joten vain ydin jäi.
Ainoa ongelma tämän muuten merkittävän teorian kanssa on, että kuoren jäännökset olisi pitänyt säilyttää melkein samalla kiertoradalla kuin itse psyyke, jotka muistuttavat tavallisia kallioasteroideja. Mutta mitään sellaista ei löytynyt.
Pintavesi ja sulan metallin ydin
Joka tapauksessa psyyke meille on ainutlaatuinen tilaisuus nähdä miltä planeetan metallinen ydin näyttää. Tiedämme, että maapallolla on nestemäisen metallin ydin, joka luo magneettikentän, mutta siihen ei ole mahdollista mennä. Mutta voimme lähettää avaruuskoettimen 300 miljoonan kilometrin matkalle.
Psyche-avaruuskoetin käynnistetään vuonna 2023, ja se saavuttaa tavoitteensa viiden vuoden kuluttua. Sondia ohjataan ionikäytöllä, joka antaa sille kyvyn päästä kiertoradalle psyyken asteroidin ympärille ja tutkia sitä vuosina 2028-2030.
Se on poikkeuksellinen kokemus, koska emme ole koskaan ennen nähneet puhdasta metalliplaneetaa. Miltä isku kraatteri näyttää? Onko isolla metallilla pisaroita, jotka ovat hajotettuina iskujen aikana, jähmettymään uudelleen ennen kuin ne putoavat takaisin?
Oli yllättävää löytää jälkiä vedestä pinnalta, mutta tämä voi johtua törmäyksistä pienten jäätä sisältävien asteroidien kanssa.
Mutta tärkein kysymys liittyy tietysti magnetismiin. Nykyään oletetaan, että magneettikenttä syntyy metallisydämien pyörimisestä planeettojen sisällä, jotka ovat riittävän suuria, jotta ainakin osa ydinmetallista sulaa.
Psyyke, jolla on suuri todennäköisyys, jäi melko pieneltä planeetalta, jolla ei todennäköisesti ollut riittävää kokoa nestemäiselle ytimelle. Siksi on erittäin mielenkiintoista selvittää, onko hänellä vielä magneettikentän jälkiä päivistä, jolloin hän oli vielä planeetan keskusta, tai, kuten tämän alan asiantuntija Lindy Elkins-Tanton sanoi: keskellä tilaa?"
Lagrange-pisteet
Kuten kaikilla aurinkokunnan planeetoilla, Jupiterilla on viisi ns. Lagrange-pistettä. Nämä ovat paikkoja, joissa pieni ruumis seuraa planeettaa siten, että planeetalta se näyttää liikkumattomalta.
Asteroidit, joissa Lucy vierailee, sijaitsevat pisteissä L4 ja L5, 60 astetta ennen ja 60 astetta Jupiterin jälkeen, mutta samalla kiertoradalla kuin planeetta itse.
Liikkuminen samalla nopeudella kuin planeetta
Yleinen väärinkäsitys on, että pieneen kehoon vaikuttavat voimat tasapainottavat toisiaan Lagrange-pisteissä.
Tämä ei ole totta. Jokaisessa viidessä pisteessä pieni runko altistuu painovoimalle sekä planeetalta (tässä - Jupiter) että auringolta.
Nämä viisi pistettä eroavat toisistaan siinä, että näiden voimien summa niissä on juuri sellainen, että pieni ruumis alkaa kiertää aurinkoa samalla nopeudella kuin planeetta ja seuraa siksi sitä.
Tämä toimii kuitenkin vain, kun keho on niin pieni, että sen oma painovoima voidaan jättää huomiotta - ja asteroidit täyttävät tämän ehdon täydellisesti.
L4 ja L5 vakaa piste
L1, L2 ja L3 ovat epävakaita pisteitä, pieni runko voi hypätä pois niistä melko nopeasti. On kuitenkin täysin mahdollista palata heidän luokseen uudelleen, jos käytät vähän polttoainetta.
L4 ja L5 ovat vakaita, mikä tarkoittaa, että jos pieni runko ei osu aivan tarkasti toiseen pisteestä, se voi kiertää pisteen ympäri.
Siksi Sun-Jupiter-järjestelmän L4 ja L5 ovat niin suuria, että niihin mahtuu yli miljoona asteroidia. Asteroidit eivät sijaitse itse pisteissä, vaan kiertoradoilla niiden ympärillä.