A NASA következő kisbolygó-szondái
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2017.01.12 07:15.)

A NASA feleleveníti a kis bolygókutató küldetések Discovery programját, az év elején két, a jövő évtized első felében induló szondáról döntöttek.

A NASA január 4-én jelentette be, hogy a 2020-as évek elején indítanák útnak a Lucy és a Psyche nevű szondákat, amelyek mindegyikére 450 millió dolláros költségvetést irányoztak elő. A döntéssel új lendületet kaphat a kissé háttérbe szorult Discovery program.

A Lucy (balra) több trójai kisbolygót látogat végig, a Psyche (jobbra) pedig az ugyanilyen nevű, nagy fémtartalmú kisbolygót keresi fel. (Kép: SwRI and SSL / Peter Rubin)

A két küldetés bejelentése és a feladatukat összefoglaló rövid animáció. (Forrás: NASA)

A Lucy 2021 októberében indulhat, a küldetés vezetője a texasi Southwest Research Institute lesz. Két Nap körüli keringést követően elindul a Jupiter felé, miközben 2025 áprilisában a fő kisbolygóövben megközelíti a 3,68 év keringési idejű, 52246 Donaldjohanson nevű, C-típusú kisbolygót. Ezután megközelíti a Nap–Jupiter rendszer L₄ Lagrange-pontját. Látszólag a Naprendszerben megszokott „menetiránnyal” szemben haladva, valójában csak a Jupiternél és a trójai kisbolygóknál lassabban keringve, így a kisbolygókat „bevárva” az L₄ környezetében keringő ún. trójai kisbolygók közül 2027–28-ban négy közelében repül el, neveik és típusaik az ábráról leolvashatók. Ezután egy merész manőverrel átszáguld a Jupiter pályájának szinte átellenes részére, az L₅ Lagrange-pont környezetébe, ahol 2033-ban egy kettős kisbolygó mellett repül el. A Lucy a New Horizons és az OSIRIS-REx küldetések szellemi örökösének tekinthető. Előbbiből a RALPH és a LORRI műszerek korszerűsített változatait, utóbbiból az OTES műszert viheti magával, és mindkét csapatból több szakember is részt vesz a Lucy előkészítésében.

Fantáziarajz a trójai kisbolygókat megközelítő Lucy szondáról. (Kép: Southwest Research Institute)

A Lagrange-pontok az égi mechanikai háromtest-probléma speciális megoldásai, az űrkutatásban eddig elsősorban az L₁ és L₂ pontok, az ún. kollineáris Lagrange-pontok jutottak szerephez. Az L₄ és L₅ jelű, ún. trianguláris Lagrange-pontok a bolygók pályáján a bolygó előtt, illetve mögött 60 fokkal elhelyezkedő, a bolygóval együtt keringő, gravitációsan stabil helyek. A Lagrange-pontok matematikai értelemben természetesen pontok, de a stabil környezet nem azt jelenti, hogy az ott keringő égitesteknek éppen ebben a pontban kell elhelyezkedniük, hanem azt, hogy e stabil pont körül valamilyen bonyolult pályát ír le a mozgásuk. A Nap–Jupiter-rendszer két trianguláris Lagrange-pontja környezetében keringnek a Nap körül az ún. trójai kisbolygók. A család azért kapta ezt a nevet, mert az ott keringő kisbolygókat kezdetben hagyományosan a trójai háború hőseiről nevezték el.

A szonda a nevét arról a 3,2 millió évvel ezelőtt élt hominida ősünkről kapta, akinek a csontmaradványait 1974-ben találták meg Etiópiában. A lelet óriási jelentőségű volt az emberi evolúció megértése szempontjából – a Lucy szondát megálmodó kutatók azt remélik, hogy a küldetés eredményei ugyanilyen horderejűek lesznek a Naprendszer keletkezésének megértése szempontjából, mert a trójai kisbolygók a bolygókeletkezés ugyanolyan fosszíliái, mint Lucy csontmaradványai az emberi evolúcióban. A történet további érdekessége, hogy a Lucy szonda először azt a kisbolygót közelíti meg, amelyet Donald Johanson amerikai paleoantropológusról, Lucy maradványainak felfedezőjéről neveztek el.

A Lucy különleges pályája a Jupiter Nap körüli keringésével együtt forgó vonatkoztatási rendszerben – részletes magyarázat a cikkben. (Kép: Southwest Research Institute)

A másik szonda, az úti céljáról elnevezett Psyche csak egyetlen kisbolygót közelít meg, a 16 Psychét. Az Arizonai Állami Egyetem kutatói irányításával készülő szonda 2023 októberében indulhat (ez az első alkalom, hogy ez az egyetem vezethet egy NASA küldetést). 2024-ben, illetve 2025-ben a Föld, illetve a Mars mellett elrepülve hintamanővert hajt végre, hogy 2030-ban megérkezzék a Psychéhez.

Fantáziarajz a fémekből álló 16 Psyche kisbolygóról. (Kép: Arizonai Állami Egyetem)

A sorszámából láthatóan a legrégebben felfedezett (1852) kisbolygók közé tartozó Psyche átmérője meghaladja a 200 km-t, így a fő kisbolygóöv tíz legnagyobb tömegű égitestje közé tartozik, 2,5 és 3,3 csillagászati egység közötti távolságban húzódó ellipszispályán kering a Nap körül. Ez a legnagyobb tömegű ismert fémes (M-típusú) kisbolygó, egyesek feltételezik, hogy egy nagyobb, talán 500 km körüli átmérőjű protoplanéta lecsupaszodott vasmagja lehet. Radarmegfigyelések szerint az égitest szinte teljes egészében (90%) vasból és nikkelből áll, úgy tűnik, felszínét 90%-ban fémes vas és némi piroxén alkotja.

A Psyche kisbolygó vizsgálatával bepillanthatunk a bolygók belsejébe. A kutatók feltételezése szerint az ősi planetezimálok (bolygókezdemények) bolygókká álltak össze, anyaguk differenciálódása során a fémek (főként a vas és a nikkel) a magjukba süllyedtek le. A Psyche esetében egy vagy több heves ütközés letéphette a külső rétegeket, csak a lecsupaszodott, így közvetlenül tanulmányozható vas–nikkel mag maradt meg. (Kép: Arizonai Állami Egyetem)

A Psyche szonda a tervek szerint húsz hónapig kering az égitest körül, miközben a topográfiáját, a felszíni alakzatait, gravitációs terét, mágnességét és más jellemzőit tanulmányozza. (A küldetés eredményeit minden bizonnyal érdeklődve várják az ún. „űrbányász cégek”. A Psyche remélt sikere után elégedetten dörzsölhetik a markukat, hiszen minden számukra fontos információt megtudnak a fémekből álló égitestről – ráadásul az adatok ingyen pottyannak az ölükbe, hiszen a felderítés 450 millió dolláros költségét az amerikai adófizetők állják. – B.E.)

Rövid animáció a Psyche küldetéséről. (Forrás: Arizonai Állami Egyetem)

A Discovery program folytatására érkezett számos javaslat közül öt jutott a megmérettetés utolsó fordulójába. Az elvérzett három javaslat közül kettő a Vénusz kutatására irányult, a VERITAS a bolygó körül keringve vizsgálta volna azt, a DAVINCI pedig légköri vizsgálatokat végzett volna. A harmadik kieső a földközeli kisbolygókat kereső NEOCam volt, azonban ennek az esetében a NASA egy kibővített előkészítő hatástanulmány elkészítését még egy évig finanszírozza, vagyis nincs kizárva, hogy a NEOCam később jobb esélyekkel újra versenybe szállhat.

A Discovery sorozat a NASA kis költségvetésű tudományos küldetéseit foglalja magában. Eddigi szondái a következők: NEAR, Mars Pathfinder, Lunar Prospector, Stardust, Genesis, MESSENGER, Deep Impact, Dawn, Kepler és GRAIL, amelyekkel portálunk korábbi cikkeiben gyakran találkozhattak olvasóink. A következő küldetés a 2016-ról 2018-ra halasztott, a Marsra leszálló InSight lesz, amelynek megvalósításáról még 2012-ben döntöttek. Ezt követi a jövő évtized első felében a most kiválasztott két kisbolygókutató küldetés.

A NASA Discovery programjának áttekintő képe az eddigi és a tervezett küldetésekkel. (Kép: Wikipedia)