Nyolc éven át tartó küldetésre indul az amerikai űrügynökség (NASA) szondája, hogy felderítse a fémtartalma miatt a legértékesebb égitestnek tartott 16 Psyche kisbolygót. A kutatók reményei szerint az aszteroidáról Psyche-nek elnevezett űrszonda mérései megvilágítják majd, hogy miként jöttek létre a Földhöz hasonló kőzetbolygók magjai, és milyen viszonyok uralkodtak a Naprendszer keletkezésekor.

Ha minden jól alakul, a szondát magyar idő szerint péntek délután 16:19-kor lövik fel a floridai Kennedy Űrközpontból, a SpaceX Falcon Heavy rakétájának fedélzetén. Az eredeti csütörtöki indítást a kedvezőtlen időjárási viszonyok miatt halasztották el, és bár az időjárás továbbra is bármikor közbeszólhat, a szonda október 25-ig bármelyik nap útnak tud indulni. A Psyche ezután hat évet utazik majd a világűrben, mielőtt 2029-ben eléri a Mars és a Jupiter pályája között félúton keringő célpontját, amit utána két éven keresztül vizsgál majd.

A 220 kilométeres átmérőjű kisbolygót 1852-ben fedezte fel Annibale de Gasparis olasz csillagász. A fő kisbolygóövben keringő, emiatt a Földre veszélytelen égitestről ma már tudjuk, hogy jelentős részben fémekből áll, amelyek térfogatának 30-60 százalékát teszik ki. „Egy eddig soha nem látott fajtájú világot fogunk felderíteni. Nincs már sok teljesen felderítetlen objektumtípus a Naprendszerünkben, amit meg tudunk látogatni. Ez az, ami annyira izgalmas ebben az egészben” – mondta el a NASA indítás előtti sajtótájékoztatóján az egymilliárd dolláros költségű Psyche küldetést vezető Lindy Elkins-Tanton, az Arizonai Állami Egyetem bolygókutató professzora.

„Ennek az eddig űrszonda által nem vizsgált kisbolygótípushoz tartozó aszteroidának a felderítésével új betekintést nyerünk majd a Naprendszer építőköveinek egy további szeletébe” – nyilatkozta a Qubitnek David Williams, aki szintén az Arizonai Állami Egyetem bolygókutató professzora. Williams tagja a Psyche űrszonda kutatócsoportjának, és korábban több NASA-szondán, köztük a szintén a Mars és a Jupiter között keringő Vesta és Ceres kisbolygókat meglátogató Dawn küldetésen dolgozott.

Az űrszonda az eredeti tervek szerint 2026-ban ért volna célba, de a NASA bolygókutató űrszondáiról ismert kutatóintézet, a Jet Propulsion Laboratory (JPL) túlterheltsége miatt az indítást egy évvel csúsztatni kellett, aminek következtében három évvel többet utazik majd a Naprendszerben. Amint tavaly összefoglaltuk, bár a Psyche mérnökei és kutatói keményen dolgoztak, hogy tartsák az ütemtervet, az intézet működési problémái miatt végül ez nem volt lehetséges. Ennek másik elszenvedője a VERITAS Vénusz-szonda, amelynek indítását az űrügynökség három évvel halasztotta el.

A Psyche lesz az első, a Holdnál távolabb merészkedő szonda, amely technológiai demonstrációs célból lézeres kommunikációs rendszert visz magával, és célpontja eléréséhez újgenerációs ionhajtóműveket használ. A hatalmas napelemtábláival egy nagyobb csuklós busz méretével vetekedő szonda négy tudományos műszert szállít magával. Ezek felvételeket készítenek majd a kisbolygóról, feltárják annak összetételét és belső szerkezetét, valamint mágneses tér után kutatnak majd körülötte.

A sikeres kisbolygó-látogatások legfrissebb példájáért csak szeptember végéig kell visszamenni az időben, amikor a NASA OSIRIS-REx űrszondája nagyjából 250 grammnyi anyagot hozott vissza a földközeli Bennu kisbolygóról, mielőtt továbbállt, hogy 2029-ben meglátogassa az Apophis aszteroidát. A utah-i Nagy-sóstó-sivatagban biztonságosan földet ért mintaszállító kapszula tartalma – amint azt a küldetést vezető Dante Lauretta a Qubitnek elmagyarázta – fényt deríthet arra, hogyan kerültek az élethez szükséges alkotóelemek bolygónkra és segíthet megérteni a Naprendszer elmúlt 4,6 milliárd évnyi evolúcióját. A NASA az OSIRIS-REx mintáit bemutató szerdai sajtótájékoztatóján kiderült, hogy a minták agyagásványokba zárt vizet és nagy mennyiségű szerves molekulát tartalmaznak, ami Lauretta szerint azt mutatja, hogy a megfelelő kisbolygót választották küldetésükhöz.

Egy dolog garantált: meglepetéseket okoz majd a Psyche

„Azt gondoljuk, hogy a 16 Psyche egy eredetileg nagyobb kisbolygó vasból és nikkelből (Fe-Ni) álló, feltárult magja lehet, amiről több becsapódás lepucolta a köpenyt és a kérget. De van más lehetőség is, például, hogy [a kisbolygó] egy nem megolvadt fémtöredék, ami a Naprendszer keletkezésének idejéről maradt vissza” – mondta kérdésünkre Williams.

A kutató szerint amióta belekezdtek a Psyche űrszonda építésébe, csillagászok megfigyelései két különböző lehetőséget vetettek fel a kisbolygó összetételéről. Az egyik hipotézis szerint a 16 Psyche egy nagyon porózus égitest, a másik pedig azt állítja, hogy a kisbolygón vagy annak mélyében szilikátos törmelék található. „A Psyche megméri majd, mennyi vas és nikkel található az aszteroidán, jelen vannak-e kőzetbolygók vasmagjával konzisztens szulfidásványok, továbbá meghatározza majd a kisbolygó belsejének tömegeloszlását, és ősi mágneses tér maradványai után kutat majd” – írta.

A szonda a kisbolygó felszínét két nagy felbontású képalkotóval térképezi majd föl, amik képesek különböző hullámhosszú felvételeket készíteni, és így információt szolgáltatni például arról, hogy milyen anyagokból áll. Egy 2 méter hosszú rúdra szerelt gamma- és neutron-spektrométer további adatokat biztosít majd a 16 Psyche összetételéről, míg két magnetométer a mágneses tér maradványait keresi majd. A kisbolygó belső szerkezetét pedig a Földdel történő kommunikációra szolgáló, 2 méter átmérőjű rádióantenna segítségével végzett, az égitest gravitációs terét felderítő mérésekkel vizsgálják majd, amihez hasonló méréseket marskutató szondák rendszeresen végeztek az elmúlt évtizedekben.

A 16 Psyche az elmúlt években leginkább arról lett ismert, hogy különböző becslések a benne rejtőző fémek értékét 700 trilliótól egészen 10 ezer kvadrillió dollárig tették. Ennek – ahogy korábban többször összefoglaltuk – persze csak elméleti jelentősége van, mert ha hirtelen rászabadulna a 16 Psyche vagy más kisbolygók nyersanyaga a világgazdaságra, a fémek rögtön értéküket vesztenék.

„Ez az én hibám volt, mert én végeztem a számítást” – reagálta a Reuters hírügynökség kérdésére Elkins-Tanton, amikor a kisbolygó 10 ezer kvadrillió dollárra tett értékéről faggatták. „De ez minden szinten értelmetlen. Nincs meg a technológiánk arra, hogy a 16 Psyche-t a Föld közelébe szállítsuk, de ha lenne is, az valószínűleg katasztrofális hiba lenne. Ha idehoznánk a 16 Psyche-t, az elárasztaná fémpiacokat, és végül semmi értéke sem lenne” – mondta. A küldetésvezető szerint csak egy vicces gondolatkísérletről volt szó, és nem azért mennek a 16 Psyche-hez, hogy kibányásszák azt, hiszen a NASA egyébként sem utazik aszteroidabányászatban.

Lézeres kommunikációt és új ionhajtóműveket tesztel

A lézeres kommunikációs technológia kulcsfontosságú a NASA jövőbeli Hold- és Mars-programjához, mivel a rádióhullámos kommunikációnál sokkal nagyobb, tízszer vagy százszor akkora adatmennyiség továbbítását teszi lehetővé. Emellett felszabadítja a NASA földfelszíni globális rádióantenna-rendszerének (Deep Space Network, DSN) erőforrásait, ami a naprendszerbeli űrszondák mellett a James Webb űrtávcsővel és a Holdhoz induló emberes űrhajókkal is tartja a kapcsolatot.

A NASA még 2013-ban igazolta, hogy a Hold környékéről megvalósítható a lézeres kommunikáció, amikor a LADEE szonda 622 Mbps sebességgel küldött adatokat Hold körüli pályáról egy földi vevőállomásra. Az űrügynökség tervei szerint a jövő év végén induló, már űrhajósokat szállító Artemis–2 küldetés során az Orion űrhajóra szerelt lézerkommunikációs berendezéssel 4K felbontású videót sugároznak majd a Holdtól, ami soha korábban nem volt lehetséges.

A NASA mérnökei a Psyche optikai kommunikációs berendezésével (Deep Space Optical Communication, DSOC) még ennél is messzebb, bolygóközi távolságokban tesztelik majd a lézeres kommunikációt. A szondára szerelt rendszer egy rendkívül precízen pozícionálható 22 centiméteres teleszkópból, egy adatokat a Földre továbbító közeli infravörös lézerből és egy azokat bolygónkról fogadó fotonszámláló detektorból áll. A DSOC-nek a jeleket a JPL kaliforniai optikai kommunikációs teleszkóp laboratóriumából egy 5 kilowattos lézer továbbítja majd, a szonda lézerének jeleit pedig a Palomar Obszervatórium 5,1 méteres Hale teleszkópja veszi majd.

Kérdésünkre, hogy részt vesz-e tudományos adatok továbbításában a DSOC, Williams nemleges választ adott. „A DSOC-t a szonda utazása közben teszteljük majd, a Mars pályájáig és a fő kisbolygóövig terjedő távolságokból, hogy kiderüljön, képesek-e optikai lézerek ilyen messziről információt továbbítani. A Psyche az adatküldésre hagyományos, X-sávú rádiókommunikációt használ majd” – írta. A NASA szerint a technológia demonstrációja két évig tart majd, ami alatt a Föld és a szonda 290 millió kilométerre, a Nap és a Föld távolságának kétszeresére kerül egymástól.

A lézerkommunikációs rendszer mellett a Psyche másik technológiai újítását a Hall-effektust kihasználó ionhajtóművei jelentik, amelyeket most először tesztelnek űrszondán a Holdnál távolabb. Ezek hatékonyabbak, mint a korábbi, például a Dawn kisbolygószondára szerelt hagyományos ionhajtóműveknél, de ugyanúgy elektromos tér segítségével xenon ionokat gyorsítanak fel, amiből hajtóerőt nyernek. A kékes fényben derengő plazmával a szonda hátulját bevilágító hajtóművek energiaellátását hatalmas napelemtáblák szolgáltatják majd, amelyek a Földnél 20 kilowatt energiát tudnak biztosítani a szondának.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: