NASA’nın Psyche misyonu keşfedilmemiş bir dünyayı nasıl keşfedecek?

Ağustos 2022’de fırlatılacak ve 2026’da asteroit kuşağına varacak olan NASA’nın Psyche uzay aracı, Dünya’dan zar zor saptayabileceğimiz ve daha önce hiç ziyaret etmediğimiz bir dünyanın yörüngesinde dönecek.

NASA’nın Psyche misyonunun hedefi – Mars ve Jüpiter arasındaki ana kuşakta Psyche olarak da adlandırılan metal açısından zengin bir asteroit – uzayda keşfedilmemiş bir dünyadır. Dünya ve uzay tabanlı teleskoplardan, asteroit bulanık bir bulanıklık olarak görünüyor. Bilim adamlarının radar verilerinden bildiği şey, şeklinin bir şekilde patatese benzediği ve kendi tarafında döndüğü.

Bilim adamları, asteroitten yansıyan ışığı analiz ederek, asteroit Psyche’nin metal açısından alışılmadık derecede zengin olduğunu varsayıyorlar. Muhtemel bir açıklama, güneş sistemimizin erken dönemlerinde, ya bir gezegenin çekirdeği -bir gezegen parçası- ya da asla erimeyen ilkel malzeme olarak oluşmasıdır. Bu görev, öğrenmeyi amaçlıyor ve bunu yaparken güneş sistemimizin oluşumuyla ilgili temel soruları yanıtlamaya yardımcı olmayı umuyorlar.

Baş araştırmacı olarak Psyche misyonunu yöneten Arizona Eyalet Üniversitesi’nden Lindy Elkins-Tanton, “Eğer bir metal çekirdeğin parçası olduğu ortaya çıkarsa, güneş sistemimizdeki ilk nesil erken çekirdeklerin bir parçası olacaktır” dedi. “Ama gerçekten bilmiyoruz ve oraya varana kadar hiçbir şeyi kesin olarak bilemeyeceğiz. Gezegenleri oluşturan malzeme hakkında temel sorular sormak istedik. Çok fazla cevapla değil, sorularla doluyuz. Bu gerçek keşiftir.”

Elkins-Tanton, Psyche’yi NASA Discovery sınıfı bir görev olarak öneren gruba liderlik etti; 2017’de seçildi. Görevin bilim araçlarını seçmek çok büyük bir zorluktu: Özellikle neyi ölçeceğinizden emin değilseniz, ihtiyacınız olan verileri alacağınızdan nasıl emin olabilirsiniz?

Örneğin, asteroitin tam olarak neyden yapıldığını ve gezegenimsi bir çekirdeğin parçası olup olmadığını belirlemek için bilim adamlarının bir dizi olasılığı hesaba katabilecek araçlara ihtiyaçları vardı: Nikel, demir, farklı türde kayalar veya kaya ve metal birlikte karıştırıldı.

Herhangi bir manyetik alanı ölçmek için bir manyetometre içeren bir yük paketi seçtiler; yüzeyi fotoğraflamak ve haritalamak için görüntüleyiciler; ve yüzeyden yayılan gama ışınlarını ve nötronları ölçerek yüzeyin neyden yapıldığını gösteren spektrometreler. Elkins-Tanton, bilim adamları Psyche’nin neyden yapıldığı hakkında hipotezler kurmaya devam ediyor, ancak “kimse sahip olduğumuz bilim araçlarıyla baş edemeyeceğimiz bir Psyche bulamadı” dedi.

Bilinmeyen bir dünya nasıl gezilir

Ancak bilim adamları bu aletleri çalıştırmadan önce asteroide ulaşmaları ve yörüngeye girmeleri gerekecek. Ağustos 2022’de NASA’nın Kennedy Uzay Merkezi’nden fırlatıldıktan sonra Psyche, dokuz ay sonra gezegenin yerçekimi kuvvetini kullanarak kendisini asteroite doğru sapanla kullanarak Mars’ı geçecek. Yaklaşık 1,5 milyar mil (2,4 milyar kilometre) toplam bir yolculuk.

Uzay aracı, 2025’in sonlarında asteroide son yaklaşımına başlayacak. Uzay aracı hedefine yaklaştıkça, görev ekibi kameralarını açacak ve asteroit Psyche’nin görseli, şimdi bildiğimiz bulanık blobdan yükseklere dönüşecek. tanım, bu garip dünyanın yüzey özelliklerini ilk kez ortaya koyuyor. Görüntüler ayrıca, mühendislerin Ocak 2026’da yörüngeye kaymaya hazırlanırken yön bulmalarına yardımcı olacak. Uzay aracının ilk yörüngesi, asteroit yüzeyinin yaklaşık 435 mil (700 kilometre) üzerinde, yüksek ve güvenli bir irtifada olacak şekilde tasarlanmıştır.

Bu ilk yörünge sırasında, Psyche’nin görev tasarım ve navigasyon ekibi, uzay aracını yörüngede tutacak olan asteroidin yerçekimi alanını ölçmeye lazer odaklı odaklanacak. Yerçekimi alanını anlayan ekip, bilim görevi iki yıldan kısa bir süre içinde gerçekleştirilirken, uzay aracını yüzeye daha yakın ve daha yakın güvenli bir şekilde gezebilir.

Psyche, düzensiz bir kütle dağılımı ile yukarıdan aşağıya olduğundan daha geniş (en geniş noktasında 173 mil veya 280 kilometre), topaklı gibi görünüyor. Bazı parçalar sünger gibi daha az yoğun olabilir ve bazıları daha sıkı paketlenmiş ve daha büyük olabilir. Psyche’nin daha fazla kütleye sahip kısımları daha yüksek yerçekimine sahip olacak ve uzay aracını daha güçlü bir şekilde çekecektir.

Yerçekimi alanı gizemini çözmek için görev ekibi uzay aracının telekomünikasyon sistemini kullanacak. Mühendisler, uzay aracı ve Dünya çevresindeki büyük Derin Uzay Ağı antenleri arasında ileri geri sıçrayan X-bandı radyo dalgalarındaki ince değişiklikleri ölçerek, asteroitin kütlesini, yerçekimi alanını, dönüşünü, yönünü ve sallanmasını kesin olarak belirleyebilirler.

Ekip senaryolar üzerinde çalışıyor ve yörünge planının temelini atmak için asteroidin yoğunluğu ve kütlesindeki varyasyonları ve dönüş ekseninin yönünü simüle eden binlerce “olası Ruh” tasarladı. Modellerini bilgisayar simülasyonlarında test edebilirler, ancak uzay aracı oraya varana kadar kesin olarak bilmenin bir yolu yok.

Takip eden 20 ay boyunca uzay aracı, alçak ve alçak yörüngelere dalmak için yumuşak elektrikli tahrik sistemini kullanacak. Uzay aracı yaklaştıkça yerçekimi alanının ölçümleri daha hassas hale gelecek ve yüzeyin görüntüleri daha yüksek çözünürlüklü hale gelecek ve ekibin vücudu daha iyi anlamasını sağlayacak. Sonunda, uzay aracı yüzeyin yaklaşık 53 mil (85 kilometre) üzerinde son bir yörünge kuracak.

Her şey bu eşsiz asteroidin bilmecelerini çözme çabasında: Psyche nereden geldi, neyden yapıldı ve güneş sistemimizin oluşumu hakkında bize ne anlatıyor?

Elkins-Tanton, “İnsanlar her zaman kaşif olmuştur.” Dedi. “Hep o tepenin ötesinde ne olduğunu bulmak için bulunduğumuz yerden yola çıktık. Hep daha uzağa gitmek isteriz, hep hayal etmek isteriz. Bu bizim doğamızda var. Ne bulacağımızı bilmiyoruz. ve tamamen şaşırmamızı bekliyorum.”