2021. un 2023. gadā NASA uzsāks divas kosmosa zondes ar nosaukumu Lūsija un Psihe. Lūsija apmeklēs Trojas zirgu asteroīdus, savukārt Psihe lidos pie vientuļa tīra metāla asteroīda.
NASA šobrīd izstrādā divas kosmosa zondes - Lūsiju un Psišu -, kuru misija ir mūs izglītot par to, kā izveidojusies Saules sistēma, kopā apmeklējot astoņus asteroīdus, kas riņķo ap Jupiteru no 2025. līdz 2033. gadam.
Zondes nosaukumi netika izvēlēti nejauši: "Lūsija" ir nosaukums, kas tiek dots mūsu ļoti tālā senca 3,2 miljonus gadu vecajām atliekām, un tas ir ļoti piemērots, skaidro projekta "Lucy" vadītājs Harolds Levisons:
"Šie mazie asteroīdi patiesībā ir paliekas no planētu veidošanās, tāpēc mēs savu zondi nosaucām par Lūsiju pēc viena no mūsu senčiem."
Kosmosa zonde "Psyche" savu nosaukumu ieguva citādi - par godu tam vientuļajam asteroīdam, kas sastāv gandrīz tikai no metāla, uz kuru tas lidos.
Jupitera karaliste
Jupiters ir lielākā Saules sistēmas planēta ar milzīgu gravitāciju, kas atbilst tās lielumam. Un ar šīs jaudas palīdzību Jupiters daudzus kilometrus ap to kontrolē asteroīdus.
Reklāmas video:
Tajā pašā orbītā kā Jupiters, tikai 60 grādus planētas priekšā un 60 grādus pēc planētas, ir daudz Jupitera sagūstīto asteroīdu, kas sakrājušies tā sauktajos L4 un L5 Lagrange punktos (par Lagrange punktiem lasiet raksta beigās).
Viņi tika nosaukti par "Trojas zirgu asteroīdiem" par godu Trojas karam. Asteroīdi L4 Lagrange punktā ir nosaukti grieķu varoņu vārdā, bet tie, kas atrodas L5 punktā, ir nosaukti pēc Trojas varoņiem. Kopumā abās grupās ir līdz miljonam asteroīdu, kuru lielums pārsniedz kvadrātkilometru.
Lūsija būs pirmā kosmosa zonde, kas apmeklēs Trojas zirgu asteroīdus, un zinātnieki cer, ka šī vizīte atklās Saules sistēmas veidošanos. Jo, kaut arī asteroīdi pieder Jupitera valstībai, tie pārsteidzoši atšķiras no apkārtnes un viens no otra. Tas nozīmē, ka tie, visticamāk, izveidojās dažādās Saules sistēmas vietās.
Kad Saules sistēma bija ļoti jauna, planētām vēl nebija modernās orbītas, tās vienkārši pārvietojās "nejauši". Kad garām gāja lielas, smagas planētas, piemēram, Jupiters, Saturns, Urāns un Neptūns, tās izraisīja pilnīgu haosu starp miljoniem lielu un mazu asteroīdu, kas atradās arī Saules sistēmā.
Daudzi no šiem asteroīdiem parasti tika izmesti no Saules sistēmas, un dažus no tiem sagūstīja varenais Jupiters, un tieši tos tagad sauc par Trojas asteroīdiem.
Stāsts par Saules sistēmu
Harolds Levisons no projekta Lūsija izteicās šādi: „Viena no Trojas asteroīdu pārsteidzošajām iezīmēm ir tā, ka tie ir ļoti atšķirīgi. Aplūkojot tos caur teleskopu no šejienes Zemes, mēs redzam, ka tiem ir ļoti dažādas krāsas un spektri. Tāpēc mēs ticam, ka viņi mums kaut ko pastāstīs par to, kā Saules sistēma radās un attīstījās. Mēs uzskatām, ka daudzveidība ir saistīta ar faktu, ka asteroīdi tika izveidoti dažādās Saules sistēmas vietās ar dažādām fiziskām īpašībām. Bet sistēmas evolūcijas laikā viņi ceļoja visur, līdz pabeidza savu ceļu orbītā ap Jupiteru."
Garais ceļojums "Lūsija"
Ticiet vai nē, bet Lūsijas kosmosa zonde apmeklēs arī grieķu varoņus L4, bet pēc tam Trojas varoņus L5. Tas ir liels sasniegums, jo L4 un L5 atrodas miljardu kilometru attālumā viens no otra, katra grupa, tā sakot, savā Jupitera pusē.
Kosmosa zonde tiks palaista 2021. gadā un 2025. gada aprīlī ceļā uz L4 tā lidos garām mazam asteroīdam, kura izmērs ir tikai četri kilometri, ar trāpīgu nosaukumu 52246 Donaldjuhansson, kuru dublēja pēc arheologa, kurš 1974. gadā Etiopijā atrada hominīdas Lūsijas mirstīgās atliekas. Šķiet, ka lidojuma trajektorija pēkšņi ir ļoti labi sakritusi ar zondes nosaukumu - bet šeit man ir jautājums, vai tā pati komanda, kas nodarbojas ar projektu "Lucy", deva vārdu mazajam asteroīdam?
Zināma problēma ir tā, ka "Lūsija" lidos ar asteroīdiem ar ātrumu, kas pārsniedz 20 000 km stundā. Tāpēc katra atsevišķa asteroīda pārbaudei būs tikai ļoti maz laika.
Iemesls ir tāds, ka Lūsijai nav iespējams dot ar to tik daudz degvielas, cik zondei būtu nepieciešams palēnināties un lidot garām. Kosmosa zonde sver 1 435 kg, un lielāko daļu šī svara veido instrumenti, radio raidītāji un saules paneļi.
2027. gadā Lūsija sasniegs L4, kur nākamajā gadā tā riņķos ap četriem ļoti dažādiem asteroīdiem. Pēc tam kosmosa zonde atstās L4 un turpinās spēcīgu līkni caur Saules sistēmu no punkta L4 līdz punktam L5. Pavisam nav dīvaini, ka šis ceļojums ilgs apmēram piecus gadus, un 2033. gada martā zonde atradīsies pie diviem 100 kvadrātkilometru lieliem asteroīdiem, kas riņķo viens otram apkārt.
Šādus bināros asteroīdus reti atrod iekšējā Saules sistēmā, parasti tie atrodas Kuipera joslā, aiz Neptūna orbītas - tāpēc šeit Lūsijai var būt iespēja aplūkot asteroīdus, kuri citādi atrastos ļoti tālu gūt.
Psihe - asteroīds, kas izgatavots no metāla
Ceļojumam uz asteroīdu psihi ir cits mērķis. Šis kosmiskais ķermenis, kura lielums ir 250 kvadrātkilometri, atrodas asteroīdu joslā starp Marsu un Jupiteru, tas griežas nedaudz iegarenā orbītā 2,5 līdz 3,3 astronomisko vienību (AU) attālumā no Saules, kuru asteroīds riņķo piecu gadu laikā. …
Tas izklausās pārsteidzoši, bet psihe ir vienīgais zināmais asteroīds, kas it kā ir izgatavots no tīra metāla. Pastāv versija, ka Psihe savu eksistenci sāka kā mazas planētas kodols, kuras diametrs bija vismaz 500 km un, iespējams, gandrīz tikpat liels kā Marss.
Kad Saules sistēma vēl bija diezgan "bērns", starp planētām un asteroīdiem notika daudz sadursmju, un pastāv teorija, ka planēta, kuras daļa bija Psihe, pēc tam, kad viena vai vairākas lielas sadursmes zaudēja akmeņaino apvalku, tā ka palika tikai kodols.
Vienīgā šīs citādi ievērojamās teorijas problēma ir tāda, ka čaumalas paliekas vajadzēja saglabāt gandrīz tajā pašā orbītā kā pati Psihe, kas līdzinās parastajiem klinšu asteroīdiem. Bet nekas tāds netika atrasts.
Virszemes ūdens un izkausēta metāla serde
Jebkurā gadījumā psihe mums ir unikāla iespēja redzēt, kā izskatās planētas metāla kodols. Mēs zinām, ka Zemei ir šķidra metāla kodols, kas rada magnētisko lauku, taču nav iespējas to iet uz leju. Bet mēs varam nosūtīt kosmosa zondi 300 miljonu kilometru ceļojumā.
Kosmosa zonde Psyche tiks palaista 2023. gadā, un tā mērķi sasniegs pēc pieciem gadiem. Zondi vadīs jonu piedziņa, kas tai dos iespēju iekļūt orbītā ap asteroīdu psihi un izpētīt to no 2028. līdz 2030. gadam.
Tā būs ārkārtas pieredze, jo mēs nekad iepriekš neesam redzējuši tīra metāla planētu. Kā izskatās trieciena krāteris? Vai izkusušā metāla pilieniem, kas izkaisīti trieciena laikā, būs laiks atkal sacietēt, pirms tie atkal nokrīt?
Pārsteidzoši bija atrast virspusē ūdens pēdas, bet tas var notikt sadursmju rezultātā ar maziem asteroīdiem, kas satur ledu.
Bet vissvarīgākais jautājums, protams, ir saistīts ar magnētismu. Mūsdienās tiek pieņemts, ka magnētiskais lauks rodas, rotējot metāla serdes planētu iekšienē, kas ir pietiekami lielas, lai vismaz daļa no pamatmetāla būtu izkususi.
Psihe ar lielu varbūtības pakāpi palika no diezgan mazas planētas, kurai, visticamāk, nebūs pietiekama izmēra šķidrajam kodolam. Tāpēc ir ļoti interesanti uzzināt, vai tajā ir magnētiskā lauka pēdas no tiem laikiem, kad tas vēl bija planētas centrs, vai, kā izteicās šīs jomas eksperte Lindija Elkinsa-Tantona: “Vai psihe izrādīsies mazs ledusskapja magnēts kosmosa vidū?"
Lagrange punkti
Tāpat kā visām Saules sistēmas planētām, arī Jupiteram ir pieci tā sauktie Lagranža punkti. Šīs ir vietas, kur mazais ķermenis sekos planētai tā, ka no planētas tas parādīsies nekustīgs.
Tie asteroīdi, kurus Lūsija apmeklēs, atrodas punktos L4 un L5, 60 grādos pirms un 60 grādos pēc Jupitera, bet tajā pašā orbītā, kur atrodas pati planēta.
Kustība ar tādu pašu ātrumu kā planēta
Bieži sastopams nepareizs uzskats, ka spēki, kas ietekmē mazu ķermeni, Lagranžas punktos līdzsvaro viens otru.
Tā nav taisnība. Katrā no pieciem punktiem neliels ķermenis tiek pakļauts gravitācijai gan no planētas (šeit - Jupitera), gan no saules.
Šie pieci punkti atšķiras ar to, ka šo spēku summa tajos ir tieši tāda, ka mazs ķermenis sāk griezties ap sauli ar tādu pašu ātrumu kā planēta un tāpēc seko tai.
Tas tomēr darbojas tikai tad, ja ķermenis ir tik mazs, ka tā gravitācijas spēku var atstāt novārtā - un šo nosacījumu asteroīdi lieliski izpilda.
L4 un L5 stabili punkti
L1, L2 un L3 ir nestabili punkti, neliels ķermenis no tiem var ātri izlēkt. Tomēr ir pilnīgi iespējams atgriezties pie tiem vēlreiz, ja izmantojat nedaudz degvielas.
L4 un L5 ir stabili, kas nozīmē, ka, ja mazs ķermenis ne visai precīzi trāpa vienu no diviem punktiem, tad tas var iekļūt orbītā ap punktu.
Tāpēc L4 un L5 Sun-Jupiter sistēmā ir tik lieli, ka tie var uzņemt vairāk nekā miljonu asteroīdu. Asteroīdi neatrodas pašos punktos, bet orbītās ap tiem.