(Až příliš) svůdné asteroidy - mise Psyche (4)

V minulém blogu jsem probírala otázky, které by mohla sonda Psyche zodpovědět. Dnes bude řeč o přístrojích, které jí to dovolí. 

Laik se neubrání obdivu k důmyslnosti odborníků, kteří i z mála umí vytěžit maximum. A tak se mohou pomocí vybraných přístrojů objasnit i otázky, které s nimi na první pohled nemají nic společného. 

O misi

Zatímco se točí úvahy u malých železných asteroidů (uvězněných v Lagrangeových bodech L4 a L5 v systému Země-Slunce) spíše kolem jejich využití k těžbě kovů, bude se zabývat mise Psyche (ta má navštívit velký asteroid Psyche v pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem) základními principy vývoje Sluneční soustavy. 

Jedním z nejzajímavějších procesů u protoplanetek je tzv. diferenciace jejich hmoty. Tento pojem popisuje rozvrstvení materiálu podle hmotnosti jednotlivých komponent. Nejtěžší prvky (kovy, kterými je v tomto případě většinově nikl a železo) klesají v roztaveném tělese směrem ke gravitačnímu centru a tvoří jádro. Lehčí prvky tvoří horninu pláště. 

Mise Psyche má pak charakterizovat geologii, tvar, elementární složení, magnetické pole a rozložení hmoty konkrétního tělesa - asteroidu Psyche. 

Sonda Psyche

… by měla odstartovat v létě tohoto roku. 

Nejspíš na první pohled nás na ní zaujmou dva solární panely. Tvoří největší plochu sondy a jsou velké zhruba jako tenisový kurt. Nacházejí se na protilehlých stranách a mají podobu dvou křížů. Ta část sondy, která nese přístroje, odpovídá menšímu autu. 

Kromě klasických přístrojů bude na palubě také novinka: komunikační technologie Deep Space Optical Communication. 

Data se budou kódovat do proudu fotonů laserového paprsku. Dále se budou vysílat k příjemci na Zemi. 

Na Zemi se bude nacházet laserový maják, který bude podporovat přesnost přenosu. Bude vysílat k sondě optický signál, na který se nasměruje zpětný signál ze sondy. Laserový maják stojí poblíž města Wrightwood v Kalifornii v Angeles National Forest. Příjemcem bude pozemní dalekohled na Palomar Mountain Observatoři v Kalifornii poblíž města San Diega.

Výhodou takové komunikace bude daleko vyšší tok dat než jaký mají vědci k dispozici dnes. Je to vlastně úplně logické. Oproti dnes používanému systému (využívajícímu radiovlny) budou mít laserové vlny vyšší kmitočet (a kratší vlnovou délku). Dá se do nich tedy “schovat” víc dat. To by mělo mít za následek daleko rychlejší přenos velkých souborů (10x až 100x). Pokud se tato technologie osvědčí, bude budoucností výzkumu našeho blízkého vesmírného okolí, například sond, pracujících u blízkých planet Sluneční soustavy. 

Přístroje

Optická kamera (“fotoaparát”)

Žádná vesmírná sonda tohoto typu se neobejde bez pořádné kamery. Sonda bude snímat svůj cíl s vysokým rozlišením a s pomocí několika speciálních filtrů. Tím se ukážou rozdíly mezi kovovými a silikátovými (horninovými) povrchy asteroidu. Každý typ povrchu totiž odráží různé části spektra různým způsobem. 

Přístroj se skládá z dvojice identických kamer. To se může zdát zvláštní. Důvod je ale logický. Jedná se o velice důležitou část mise. Proto se odborníci rozhodli pro zdvojení - redundanci této technologie.  

Spektrometry

Sonda bude mít na palubě hned dva spektrometry. Jeden bude pracovat s rentgenovými paprsky a druhý s neutrony. Oba budou zkoumat chemické složení asteroidu. S jejich pomocí se identifikují jednotlivé chemické prvky, které se nacházejí na povrchu Psyche. 

Přístroje tohoto typu se umísťují na ramenech sondy. Částice kosmického záření, které reagují se samotným povrchem sondy, by totiž měření rušily. 

Magnetometr

Magnetická remanence...

...  nazývaná také remanentní nebo zbytkový magnetismus, případně zbytková magnetizace, je magnetizace, která se vysvětluje dřívějším působením vnějšího magnetického pole.  

Magnetometr sondy je určen k detekci a měření remanentního magnetického pole asteroidu. 

I tento přístroj se bude nacházet na oddalovacím rameni tak, aby ho nerušila práce samotné sondy. Skládá se ze dvou identických vysoce citlivých snímačů magnetického pole.

Gravitace asteroidu

Rádiový telekomunikační systém bude zkoumat gravitaci pole Psyche - a to s vysokou přesností. 

Průběh mise

Po startu z Kennedyho vesmírného střediska NASA v létě 2022 proletí sonda o devět měsíců později kolem Marsu. Přitom využije gravitační pole Rudé planety pro tzv. swing-by manévr. Její cesta bude celkově dlouhá 2,4 miliardy kilometrů.

K cíli se přiblíží koncem roku 2025. Tou dobou by měla začít snímkovat Psyche kamerami a vědci poprvé dostanou přesný obraz tohoto vzdáleného kovového světa. 

Snímkování samozřejmě neproběhne jen čistě ze zvědavosti. Přesnější představa o povrchu asteroidu umožní orientaci a přechod na oběžnou dráhu. U tohoto zvláštního tělesa s nehomogenní strukturou (tedy i gravitačním vlivem) to totiž vůbec nebude lehké. 

Počáteční oběžná dráha bude z opatrnosti jen vysoká (kolem 700 km nad povrchem). 

První oběhy budou věnovány měření gravitačního pole. Jeho definice umožní vědcům zvolit další oběžné dráhy s různými parametry, které nakonec sondu zavedou do nižší výšky nad povrchem. 

To naopak umožní další vědecké průzkumy, tentokrát pomocí spektrometrů a kamer. Vědecká část mise bude trvat necelé dva roky. Když budeme vycházet ze zkušeností s ostatními sondami NASA, dá se očekávat i prodloužení mise. V tomto případě je ovšem celá věc složitá a nejistá. Gravitační parametry asteroidu to nemusí umožnit. 

Tým, který misi připravoval, už má propočítány tisíce různých variant hustoty a hmotnosti asteroidu. Těm pak odpovídají různé orbitální plány sondy. Jaká bude ovšem situace ve skutečnosti, to se rozhodne až na místě. 

Plánuje se, že se sonda bude postupně blížit povrchu Psyche. To umožní detailnější snímky a detailnější průzkum tělesa. Konečná oběžná dráha by se měla optimálně nacházet zhruba 85 km nad povrchem asteroidu. 

Držme vědcům NASA i sondě samotné palce.  Jistě odpoví na nejednu otázku - a jak to tak bývá, vytvoří další nové …