In den Jahren 2021 und 2023 wird die NASA zwei Raumsonden namens Lucy und Psyche starten. Lucy wird trojanische Asteroiden besuchen, während Psyche zu einem einsamen Asteroiden aus reinem Metall fliegen wird.
Die NASA entwickelt derzeit zwei Raumsonden - Lucy und Psyche - deren Aufgabe es ist, uns über die Entstehung des Sonnensystems aufzuklären und insgesamt acht Asteroiden zu besuchen, die von 2025 bis 2033 den Jupiter umkreisen.
Die Namen der Sonden wurden nicht zufällig ausgewählt: "Lucy" ist der Name, der den Überresten unseres sehr entfernten Vorfahren gegeben wurde, der 3,2 Millionen Jahre alt ist, und er ist sehr geeignet, erklärt der Leiter des "Lucy" -Projekts Harold Levison:
"Diese kleinen Asteroiden sind tatsächlich Überreste der Planetenbildung, weshalb wir unsere Sonde Lucy nach einer unserer menschlichen Vorfahren benannt haben."
Die Raumsonde "Psyche" erhielt ihren Namen anders - zu Ehren dieses einsamen Asteroiden, der fast ausschließlich aus Metall besteht und zu dem sie fliegen wird.
Königreich des Jupiter
Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem mit einer großen Schwerkraft, die seiner Größe entspricht. Und mit Hilfe dieser Kraft kontrolliert Jupiter Asteroiden über viele Kilometer.
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In derselben Umlaufbahn wie Jupiter, nur 60 Grad vor und 60 Grad nach dem Planeten, gibt es viele von Jupiter gefangene Asteroiden, die sich in den sogenannten L4- und L5-Lagrange-Punkten angesammelt haben (siehe Lagrange-Punkte am Ende des Artikels).
Sie wurden zu Ehren des Trojanischen Krieges "Trojanische Asteroiden" genannt. Die Asteroiden am L4-Lagrange-Punkt sind nach den griechischen Helden benannt, und die Asteroiden am L5-Punkt sind nach den Helden von Troja benannt. Insgesamt enthalten beide Gruppen bis zu eine Million Asteroiden, deren Größe einen Quadratkilometer überschreitet.
Lucy wird die weltweit erste Raumsonde sein, die trojanische Asteroiden besucht, und dieser Besuch wird, wie Wissenschaftler hoffen, Aufschluss über die Entstehung des Sonnensystems geben. Denn obwohl die Asteroiden zum Königreich Jupiter gehören, unterscheiden sie sich deutlich von ihrer Umgebung und voneinander. Dies bedeutet, dass sie sich höchstwahrscheinlich an verschiedenen Stellen im Sonnensystem gebildet haben.
Als das Sonnensystem noch sehr jung war, hatten die Planeten noch keine modernen Umlaufbahnen, sie bewegten sich nur "zufällig". Als große, schwere Planeten wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun vorbeikamen, verursachten sie ein totales Chaos unter den Millionen großer und kleiner Asteroiden, die sich ebenfalls im Sonnensystem befanden.
Viele dieser Asteroiden wurden im Allgemeinen aus dem Sonnensystem geworfen, und einige von ihnen wurden vom mächtigen Jupiter gefangen genommen, und sie werden jetzt die trojanischen Asteroiden genannt.
Die Geschichte des Sonnensystems
Harold Levison vom Projekt Lucy drückte es so aus: „Eines der auffälligen Merkmale trojanischer Asteroiden ist, dass sie sehr unterschiedlich sind. Wenn wir sie von hier aus durch ein Teleskop von der Erde aus betrachten, sehen wir, dass sie sehr unterschiedliche Farben und Spektren haben. Und deshalb glauben wir, dass sie uns etwas darüber erzählen werden, wie das Sonnensystem entstanden und sich entwickelt hat. Wir glauben, dass die Vielfalt auf der Tatsache beruht, dass sich Asteroiden an verschiedenen Stellen im Sonnensystem mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften gebildet haben. Aber während der Entwicklung des Systems reisten sie überall hin, bis sie ihre Reise im Orbit um Jupiter abgeschlossen hatten."
Lange Reise "Lucy"
Ob Sie es glauben oder nicht, die Lucy-Raumsonde wird auch griechische Helden in L4 und dann trojanische Helden in L5 besuchen. Dies ist eine großartige Leistung, denn L4 und L5 befinden sich in einer Entfernung von einer Milliarde Kilometern voneinander, sozusagen jede Gruppe auf ihrer eigenen Seite des Jupiter.
Die Raumsonde wird 2021 gestartet und auf dem Weg zur L4 im April 2025 an einem kleinen, nur vier Kilometer großen Asteroiden mit dem passenden Namen 52246 Donaldjuhansson vorbeifliegen, der nach dem Archäologen getauft wurde, der 1974 in Äthiopien die Überreste der Hominiden Lucy gefunden hatte. Es scheint, dass die Flugbahn des Fluges plötzlich sehr gut mit dem Namen der Sonde übereinstimmt - aber dann habe ich eine Frage: Hat dasselbe Team, das an Projekt Lucy beteiligt ist, dem kleinen Asteroiden den Namen gegeben?
Ein Problem ist, dass "Lucy" mit einer Geschwindigkeit von über 20.000 km / h an Asteroiden vorbeifliegt. Daher bleibt nur sehr wenig Zeit, um jeden einzelnen Asteroiden zu untersuchen.
Der Grund ist, dass es keine Möglichkeit gibt, Lucy so viel Kraftstoff zu geben, wie die Sonde verlangsamen und langsam vorbeifliegen müsste. Die Raumsonde wiegt 1.435 kg und das meiste Gewicht besteht aus Instrumenten, Funksendern und Sonnenkollektoren.
Im Jahr 2027 wird Lucy L4 erreichen, wo sie nächstes Jahr vier sehr unterschiedliche Asteroiden umkreisen wird. Die Raumsonde verlässt dann L4 und fährt auf einer starken Kurve durch das Sonnensystem von Punkt L4 zu Punkt L5. Es ist keineswegs seltsam, dass diese Reise ungefähr fünf Jahre dauern wird, und im März 2033 wird die Sonde in der Nähe von zwei Asteroiden sein, die 100 Quadratkilometer groß sind und sich gegenseitig umkreisen.
Solche binären Asteroiden sind im inneren Sonnensystem selten zu finden, sie befinden sich in der Regel im Kuipergürtel jenseits der Umlaufbahn von Neptun - daher hat Lucy hier möglicherweise die Möglichkeit, Asteroiden zu betrachten, die wir sonst sehr weit entfernt wären bekommen.
Psyche - ein Asteroid aus Metall
Die Reise zum Asteroiden Psyche hat einen anderen Zweck. Dieser kosmische Körper mit einer Größe von gut 250 Quadratkilometern befindet sich im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Er dreht sich in einer leicht verlängerten Umlaufbahn in einer Entfernung von 2,5 bis 3,3 astronomischen Einheiten (AU) von der Sonne, die der Asteroid in fünf Jahren umkreist …
Es klingt erstaunlich, aber Psyche ist der einzige bekannte Asteroid, der angeblich aus reinem Metall besteht. Es gibt eine Version, in der Psyche seine Existenz als Kern eines kleinen Planeten begann, der einen Durchmesser von mindestens 500 km hatte und möglicherweise fast so groß wie der Mars war.
Als das Sonnensystem noch ein ziemliches "Kind" war, gab es viele Kollisionen zwischen Planeten und Asteroiden, und es gibt eine Theorie, dass der Planet, zu dem Psyche gehörte, nach einer oder mehreren größeren Kollisionen seine felsige Hülle verlor, so dass nur der Kern übrig blieb.
Das einzige Problem bei dieser ansonsten bemerkenswerten Theorie ist, dass die Überreste der Muschel in fast derselben Umlaufbahn wie Psyche selbst erhalten geblieben sein sollten, ähnlich wie gewöhnliche Felsasteroiden. Aber nichts dergleichen wurde gefunden.
Oberflächenwasser und geschmolzener Metallkern
In jedem Fall ist Psyche für uns eine einmalige Gelegenheit zu sehen, wie der Metallkern des Planeten aussieht. Wir wissen, dass die Erde einen Kern aus flüssigem Metall hat, der ein Magnetfeld erzeugt, aber es gibt keine Möglichkeit, dorthin zu gelangen. Aber wir können eine Raumsonde auf eine Reise von 300 Millionen Kilometern schicken.
Die Psyche-Raumsonde wird 2023 auf den Markt gebracht und in fünf Jahren ihr Ziel erreichen. Die Sonde wird von einem Ionenantrieb geführt, der es ihr ermöglicht, in die Umlaufbahn um den Asteroiden Psyche einzutreten und ihn von 2028 bis 2030 zu untersuchen.
Es wird eine außergewöhnliche Erfahrung sein, da wir noch nie einen reinen Metallplaneten gesehen haben. Wie sieht ein Einschlagkrater aus? Werden die beim Aufprall verstreuten Tropfen geschmolzenen Metalls Zeit haben, sich wieder zu verfestigen, bevor sie zurückfallen?
Es war überraschend, Wasserspuren auf der Oberfläche zu finden, aber dies kann auf Kollisionen mit kleinen eishaltigen Asteroiden zurückzuführen sein.
Aber die wichtigste Frage bezieht sich natürlich auf den Magnetismus. Heute wird angenommen, dass das Magnetfeld durch die Rotation von Metallkernen innerhalb von Planeten erzeugt wird, die groß genug sind, um zumindest einen Teil des Kernmetalls zum Schmelzen zu bringen.
Psyche mit hoher Wahrscheinlichkeit blieb von einem eher kleinen Planeten zurück, der wahrscheinlich keine ausreichende Größe für einen flüssigen Kern hatte. Daher ist es sehr interessant zu wissen, ob es Spuren eines Magnetfelds aus der Zeit aufweist, als es noch das Zentrum des Planeten war, oder, wie der Experte auf diesem Gebiet Lindy Elkins-Tanton es ausdrückte: „Wird sich Psyche als kleiner Kühlschrankmagnet herausstellen? mitten im Raum?"
Lagrange Punkte
Wie alle Planeten im Sonnensystem hat Jupiter fünf sogenannte Lagrange-Punkte. Dies sind die Orte, an denen der kleine Körper dem Planeten so folgt, dass er vom Planeten aus bewegungslos erscheint.
Die Asteroiden, die Lucy besuchen wird, befinden sich an den Punkten L4 und L5, 60 Grad vor und 60 Grad nach Jupiter, aber auf derselben Umlaufbahn wie der Planet selbst.
Bewegung mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Planet
Ein häufiges Missverständnis ist, dass sich die Kräfte, die einen kleinen Körper beeinflussen, an den Lagrange-Punkten gegenseitig ausgleichen.
Es ist nicht so. An jedem der fünf Punkte ist ein kleiner Körper der Schwerkraft sowohl von der Seite des Planeten (hier - Jupiter) als auch von der Seite der Sonne ausgesetzt.
Diese fünf Punkte unterscheiden sich darin, dass die Summe dieser Kräfte in ihnen genau so ist, dass ein kleiner Körper beginnt, sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Planet um die Sonne zu drehen und ihr daher folgt.
Dies funktioniert jedoch nur, wenn der Körper so klein ist, dass seine eigene Gravitationskraft vernachlässigt werden kann - und diese Bedingung wird von Asteroiden perfekt erfüllt.
L4 und L5 stabile Punkte
L1, L2 und L3 sind instabile Punkte, ein kleiner Körper kann ziemlich schnell von ihnen springen. Es ist jedoch durchaus möglich, wieder zu ihnen zurückzukehren, wenn Sie etwas Kraftstoff verbrauchen.
L4 und L5 sind stabil, was bedeutet, dass ein kleiner Körper, der einen der beiden Punkte nicht ganz genau trifft, um den Punkt kreisen kann.
Deshalb sind L4 und L5 im Sun-Jupiter-System so groß, dass sie über eine Million Asteroiden aufnehmen können. Asteroiden befinden sich nicht an den Punkten selbst, sondern in Umlaufbahnen um sie herum.
