Metal açısından zengin asteroitleri keşfetmek için hassas araçlar

Dünyanın tam merkezinde metalden bir çekirdek vardır; o kadar sıcak ve o kadar derindedir ki ulaşılamaz ve doğrudan incelenmesi imkansızdır. Ancak Psyche asteroitini inceleyerek onun ve diğer Dünya benzeri gezegenlerin çekirdekleri hakkında daha fazla şey öğrenebiliriz. Teleskoplarla yapılan gözlemlere göre %60’ının metalden, muhtemelen demir ve nikel alaşımından oluştuğuna inanılıyor. Biraz patatese benzeyen ve yaklaşık 150×250 km ölçülerindeki Psyche, başka bir nesneyle şiddetli bir çarpışmanın ardından dış kabuğundan sıyrılan bir gezegenin en içteki çekirdeği olabilir.

NASA’nın 13 Ekim’de Psyche’ye bir görev göndermesi planlanıyor. Bu, NASA’nın on dördüncü Keşif Programı görevi olacak. 2017 yılında hazırlıklara başlandı ve lansmanın 2022 yılında yapılması planlandı ancak NASA, korona salgını nedeniyle gerekli testleri zamanında tamamlayamadı. Uzay aracının yolculuğunun gezegenlerin konumuna uyduğu yılın nispeten az zamanı vardır.

Uzay aracında üç bilimsel araç bulunacak: haritalama ve yüzey araştırmaları için gelişmiş bir görüntüleyici, asteroitin hangi maddelerden oluştuğunu ölçebilen bir gama ışını ve nötron spektrometresi ve bir manyetometre. Manyetometre DTU’da inşa edildi.

“Katılmaya davet edildik çünkü manyetometremiz, birçok farklı uzay görevi sırasında çok geniş ve son derece hassas bir manyetik alanı ölçme konusundaki benzersiz yeteneğini kanıtladı. 2020’de Psyche’nin başkanlığını yapan Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ile işbirliği yapmaya başladık. Manyetometri Araştırması. Ve 2021’de, Pasadena’daki NASA Jet Propulsion Laboratuvarı’nda inşa edilmekte olan uzay aracı için bitmiş bir bilimsel enstrümanı teslim eden ilk kişi bizdik,” diye açıklıyor DTU Space profesörü ve ortak araştırmacı José MG Merayo ve Psyche misyonunun bilimsel ekibinin üyesi.

Küçük cihaz, geniş aralık

Manyetometre, performansı ve kapasitesiyle karşılaştırıldığında şaşırtıcı derecede küçüktür. Tenis topu büyüklüğündeki sensör, ananas benzeri bir yüzeye sahip bir silindirin içine yerleştirilmiştir. Yüzeydeki oluklar, ölçmek istediğinize benzer bir manyetik alan üreten bobinleri tutar. Uzay aracının kendisi bir insandan daha uzundur ve yakıt olmadan 2 metrik tonun biraz altında ve yakıtla birlikte üç tonun biraz altında bir ağırlığa sahiptir, bu nedenle yaklaşık 2 kg olan manyetometrenin ağırlığı, kıyaslandığında çok fazla değildir. Ancak verimli ve güvenilirdir; DTU’da her küçük ayrıntıya odaklanılarak manuel olarak geliştirilmiş ve üretilmiştir.

Psyche’nin manyetik alanı hakkında kesinlikle hiçbir şey bilmiyoruz – ister büyük ister küçük olsun; ister tek bir büyük alan olsun, isterse daha küçük alanların dağılması olsun. Manyetometre tüm olasılıklara karşı hazırlanmalıdır.

DTU’nun manyetometresi, manyetik alanların boyutunu ve yönünü son derece hassas bir şekilde ölçebilme konusunda benzersizdir. Manyetik alanların gücü genellikle Tesla cinsinden ölçülür. Çok zayıf manyetik alanlar için ölçümler nanotesla cinsinden belirtilir (nano = 10^-9). Dünyanın Danimarka’da ölçülen manyetik alanı yaklaşık 54.000 nanotesladır.

DTU’nun manyetometresi, yalnızca 0,025 nanotesla’ya kadar ölçülen son derece zayıf manyetik alanların yanı sıra 80.000 nanotesla’ya kadar ölçülen son derece güçlü alanları tespit etme kapasitesine sahiptir. Bu, cihazın ölçebildiği en zayıf manyetik alanın, ölçebildiği en güçlü alandan 6 milyon kat daha az güçlü olduğu anlamına gelir. Başka bir deyişle: Cihaz, güneş rüzgârının zayıf alanlarından büyük gezegenlerin daha güçlü manyetik alanlarına kadar değişen manyetik alanları tespit edebiliyor.

Uzayda 155 yıl

Uzay aracı, bunlardan birine bir şey olması durumunda verileri güvence altına almak için iki manyetometre taşıyacak. Ancak başka bir neden daha var:

“Uzay gemisinin kendisi de manyetik alan oluşturabilir ve bunun verilerimize dahil edilmesini istemiyoruz. Bu nedenle aletler, uzay aracından biraz uzaktaki bir boma yerleştirilecek ve iki sensörle tespit edebileceğiz. Uzay aracından gelen sinyaller, daha sonra çıkarılabilir.Eğer iki sensör aynı ölçümleri üretiyorsa, ölçtükleri şeyin doğal manyetik alan olduğunu rahatlıkla varsayabiliriz.Eğer farklı ölçümler üretiyorlarsa, bunun şu anlama geldiğini varsayabiliriz: uzay gemisi” diye açıklıyor José Merayo.

José Merayo’nun DTU Uzay’daki araştırma grubu, Dünya’nın manyetik alanını ölçen çeşitli görevler için manyetometreler üretti. Başlangıçta Ørsted uydusu için, ardından Alman CHAMP misyonu için ve son olarak da Avrupa Uzay Ajansı’nın SWARM misyonu için.

José Merayo, “Sonuç olarak, manyetometremiz uzayda 155 yılı aşkın bir süredir çalışıyor ve navigasyon için ve GPS çökmesi durumunda kullanılan jeomanyetik alan haritaları için ölçümler sağlıyor” diyor.

Psyche görevindeki manyetometreler, uzay aracının yanlarına yerleştirilen güneş panellerinden güç alacak ve fırlatıldıktan hemen sonra ölçüme başlayacak. Elbette cihaz her türlü fırlatma öncesi testten geçti, ancak her şeyin beklendiği gibi çalışıp çalışmadığını veya gerçekten uzaya vardıktan sonra bir şeyin ayarlanması gerekip gerekmediğini kontrol etmemiz gerekecek.

Altı yıllık yolculuk

Psyche, Mars ve Jüpiter arasındaki asteroit kuşağında yer alıyor ve 500 milyon km’lik yolculukta uzay aracının gezegene yakın uçması nedeniyle Mars’ın çevresi hakkında veriler elde etmek de mümkün olabilir; ayrıca güneş fırtınaları ve bunların güneş sistemi üzerindeki etkileri hakkında da yeni bilgiler edinmek muhtemelen mümkün olacaktır. Bu nedenle cihaz açılıp kapatılabilse de yolculuk boyunca çalışır durumda olacaktır.

Altı yıl içinde misyonun metal açısından zengin asteroide ulaşması bekleniyor ve bundan sonra uzay aracının iki yıldan fazla bir süre boyunca yaklaşık 700, 500, 300 ve 100 km rakımlarda asteroitin etrafında dönmesi planlanıyor. .

Bu, pek çok yeni veri üretecek ve güneş sistemimizin ve gezegensel manyetik alanların yaratılışına dair anlayışımızı artıracağını umuyoruz.

“Neden Venüs gibi bazı gezegenlerin manyetik alanı yokken, Jüpiter gibi diğer gezegenlerin manyetik alanları Dünya’nın manyetik alanından bile daha güçlü? Psyche’de, yapabileceğimiz çıplak bir çekirdek var. doğrudan ölçün. Bunun bize çok şey anlatacağına inanıyoruz. Psyche’nin manyetik alanı hakkında daha fazla şey öğrenerek, Dünya’nın manyetik alanının işleyişi hakkında da daha fazla şey öğrenebiliriz. Güneş sistemi çok büyüktür ve toplayabildiğimiz her veri, onu anlamamıza yardımcı olacaktır. daha iyi; örneğin uzaydaki havanın Dünyamızın korunmasına nasıl yardımcı olduğu” diyor José Merayo.

Görevin sonunda uzay aracının Dünya’ya geri getirilmesi gibi bir plan bulunmuyor. José Merayo, “Belki de Psyche’ye inecek, kim bilir? Veya küçük bir yapay ay olarak asteroitin etrafında dönmeye devam edecek” diyor.