Psyche: Cesta za tajemstvím kovové planetky

Sonda Psyche

Psyche je v pořadí již čtrnáctou sondou z dlouhodobého programu NASA na výzkum Sluneční soustavy se jménem Discovery. Jde o společný projekt NASA (zde zastoupené Laboratoří tryskového pohonu, Jet Propulsion Laboratory – JPL) a Arizonské státní univerzity. Návrh na stavbu sondy pro výzkum planetky Psyche byl podán v roce 2015. Mise byla schválena k realizaci v roce 2017 s plánovaným startem v letošním roce. Krátce po schválení byl ale její start přeložen již na léto roku 2022, aby se mohla dostat ke svému cíli po výhodnější a rychlejší trajektorii. Loni se však před plánovaným termínem startu vyskytly závažné softwarové problémy a bylo rozhodnuto, že se v zamýšleném termínu odstartovat nestihne. Mise se v této době dokonce dostala na pokraj zrušení, nakonec ale inženýři rozhodli, že se problémy podaří vyřešit a odstartuje se v následujícím roce. Od té chvíle již vše jde podle plánu a Psyche dnes čeká na svůj start.

Sonda je vybavena iontovým pohonem, konkrétně tzv. Hallovým motorem. Motor vytváří tah urychlováním atomů nebo iontů inertního xenonu v elektrickém poli. Jeho okamžitý tah činí jen něco kolem 240 milinewtonů. To odpovídá síle, kterou pociťujete, když držíte běžnou AA baterii. Princip těchto motorů však nespočívá v okamžitém tahu, nýbrž v tom, že jsou schopny být zažehnuté po celé měsíce. Ve finále tak, byť za nesrovnatelně delší dobu, dosáhnou stejné změny rychlosti jako klasické chemické motory, jen s mnohem nižší spotřebou pohonných látek. Není také potřeba chemických reakcí, jako zdroj energie pro generaci elektrického pole totiž jednoduše poslouží solární panely. Psyche pro tyto účely disponuje 1085 kilogramy xenonu.

Vědecké přístroje

Sonda disponuje třemi vědeckými přístroji určenými pro průzkum asteroidu (16) Psyche. Jsou jimi multispektrální zobrazovač, gama a neutronový spektrometr a magnetometr. Vedle nich ale na své palubě nese i technologický demonstrátor, který otestuje možnost optické komunikace u podobných misí. Vědci také využijí komunikačního systému sondy pro výzkum gravitačního pole asteroidu. Nyní si je všechny představíme podrobněji.

Multispektrální zobrazovač sestává z páru identických kamer vybavených filtry a čočkami určenými k fotografování povrchu asteroidu v různých vlnových délkách světla. Konkrétně půjde o viditelnou a blízkou infračervenou část světelného spektra. 

Neutronový a gama spektrometr pomůže vědcům určit z jakých chemických prvků se skládá materiál na povrchu planetky. A jak to dokáže právě detekcí gama záření a neutronů? Povrch Psyche a ostatně vlastně všech kosmických těles je neustále “bombardován” kosmickým zářením a vysoce energetickými částicemi. Prvky na povrchu absorbují energii dodávánou tímto způsobem. V reakci na to emitují právě neutrony a gama záření různých energií. Různé prvky však vyzařují trochu jinak a podle toho, jaké záření spektrometr detekuje tak vědci budou moci určit, o jaké prvky se jedná.

Byť se nejedná o vědecký přístroj, stojí plán na výzkum gravitačního pole planetky také za zmínku. Využije komunikačního systému, který je primárně samozřejmě určen k zasílání příkazů a přijímání dat. Pomocí mikrovln totiž vědci budou schopni změřit, jak asteroid ovlivňuje oběžnou dráhu sondy. Z těchto informací pak bude možné určit jak planetka rotuje, jak vypadá její gravitační pole a jaká je její hmotnost. Tyto údaje nám mohou prozradit více o složení a struktuře tělesa. Podobným způsobem, zkoumáním gravitačního pole, mimo jiné nedávno vědci z Astronomického ústavu Akademie věd ČR přišli s možností výskytu ropy na Marsu.

Cíle mise

(16) Psyche je velká planetka v hlavním pásu planetek nacházejícím se mezi Marsem a Jupiterem. Řadíme ji mezi planetky typu M, tedy takové s vysokým výskytem kovů. Číslo 16 se píše před její název jelikož jde teprve o 16. objevenou planetku v pořadí. Poprvé byla totiž pozorována již v roce 1852 italským astronomem Annibale de Gasparisem. Obíhá kolem Slunce po eliptické dráze, v perihéliu se k němu přibližuje na 2,53 astronomické jednotky, v aféliu se pak vzdaluje na 3,32 au. Jeden oběh kolem mateřské hvězdy jí zabere pět let. Psyche se svým tvarem nejvíce blíží tzv. Jacobimu elipsoidu s rozměry 278×238×171 km. Její hmotnost činí podle posledních odhadů 2,287×10¹⁹ kg. Země je tedy oproti ní asi 250 000krát hmotnější.

Psyche má zároveň potenciál úplně změnit náš náhled na tuto tématiku, jelikož na ní prozatím nebyly detekovány typické kovové sloučeniny známé z Venuše, Země nebo Marsu jako jsou oxidy železa. Pokud by se to potvrdilo, mohl by nás výzkum Psyche přivést k úplně novým teoriím o formaci planet. Další možností také je, že by se mohlo jednat o úplně nový typ těles z raných fází vývoje našeho planetárního systému, který jsme nikdy předtím nenašli. 

Průběh mise

Dlouhá výprava sondy Psyche bude zahájena startem na raketě Falcon Heavy. Takto silná raketa byla vybrána proto, aby sondě mohla udělit dostatečnou rychlost na let až k cílovému asteroidu. Letová trajektorie je však i tak velmi náročná a bude proto stejně zapotřebí gravitačního manévru u Marsu. K němu by mělo dojít v roce 2026. Na oběžné dráze kolem (16) Psyche by se pak stejnojmenná sonda měla usadit v srpnu roku 2029. Zajímavé je, že sonda nezůstane na jedné orbitě. V průběhu své vědecké mise bude kolem asteroidu obíhat po čtyřech různých oběžných drahách.

Závěr

Psyche je další z velmi zajímavých sond, které vznikají ve velkém počtu v současné době. Dokazuje, že třetí dekáda jednadvacátého století je z pohledu kosmonautiky a astronomie opravdu výjimečná co se týče počtu podobných ambiciózních projektů. Psyche má vskutku výjimečně zajímavý vědecký program a rozhodně má potenciál výrazně změnit dosavadní vědecké poznatky zejména o formování Sluneční soustavy. Planetka Psyche je unikátní příležitostí, jak získat jinak nedostupné informace o jádrech planet a možná dokonce úplně novém druhu planetek. Nyní už zbývá jen popřát sondě vydařený start a šťastnou misi bez sebemenší závady. A poté s napětím očekávat, co se za necelých deset let dozvíme nového o historii celé naší planetární soustavy.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] nasa.gov
[2] jpl.nasa.gov
[3] wikipedia.org
[4] wikipedia.org
[5] Arizona State University
[6] Živě a česky komentovaný přenos startu