Psyche-Mission der NASA: Eine monumentale Reise zu einem metallischen Asteroiden

von Tatsuya Nakamura
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Psyche-Mission der NASA: Eine monumentale Reise zu einem metallischen Asteroiden

Die Psyche-Mission, die eng mit dem MIT verbunden ist, soll einen metallreichen Asteroiden zwischen Mars und Jupiter erforschen, von dem man annimmt, dass er der freigelegte Kern eines Urplaneten ist. Forscher des MIT sind maßgeblich an den Untersuchungen der Mission zu Magnetismus und Schwerkraft beteiligt. Die Sonde ist mit einem Magnetometer, Kameras sowie einem Gammastrahlen- und Neutronenspektrometer ausgestattet, die alle für die Aufdeckung der Zusammensetzung und der magnetischen Geheimnisse des Asteroiden unerlässlich sind. (Visuelle Darstellung des Asteroiden Psyche in Nahaufnahme durch den Künstler. Bildnachweis: Peter Rubin/ASU)

Diese NASA-Initiative, die eng mit dem MIT verbunden ist, zielt darauf ab, einen metallbeladenen Himmelskörper zu erreichen, möglicherweise den übrig gebliebenen Kern eines erdähnlichen Planeten.

Am 13. Oktober startete die Raumsonde Psyche und ist nun auf dem Weg zu diesem metallischen Himmelskörper.

Psyche, ein Fahrzeug von der Größe eines Lieferwagens und mit flügelähnlichen Sonnenkollektoren ausgestattet, wurde um 10:19 Uhr Eastern Time mit einer Falcon Heavy-Rakete von SpaceX gestartet. Sein Ziel ist ein Asteroid, auch Psyche genannt, der im primären Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter um die Sonne kreist.

Astronomen gehen davon aus, dass der Asteroid Psyche, der etwa die Größe des Bundesstaates Massachusetts hat, überwiegend aus Metall besteht. Wenn ja, könnte es sich um den enthüllten Kern eines jungen Planeten handeln und Einblicke in die Entstehung des metallreichen Kerns der Erde enthalten.

„Es ist ein komplexes Rätsel. Man muss nicht nur verstehen, wie die Teile ineinandergreifen, sondern auch, was diese Teile tatsächlich sind“, erklärt MIT-Forschungswissenschaftlerin Jodie Ream, die am Design des Magnetometers mitgewirkt hat.

Die Raumsonde Psyche startete am Freitag, dem 13. Oktober 2023, um 10:19 Uhr EDT, angetrieben von einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete, vom Kennedy Space Center in Florida. Diese bahnbrechende Mission wird einen metallreichen Asteroiden untersuchen, der sich im primären Asteroidengürtel dazwischen befindet Mars und Jupiter. Es ist die erste NASA-Mission zu einem Himmelskörper, der mehr Metall als Gestein oder Eis enthält. Neben Psyche ist auch das Deep Space Optical Communications (DSOC)-Experiment der NASA an Bord, das den ersten Test der Laserkommunikation außerhalb der Mondumlaufbahn markiert. Bildnachweis: SpaceX

Einzelheiten zur Reise und zur Beteiligung des MIT

Nach ihrem Abflug vom Kennedy Space Center wird die Raumsonde eine sechsjährige Reise durch den interplanetaren Raum unternehmen. Bis 2026 wird sich Psyche dem Mars nähern und dabei die Schwerkraft des Planeten nutzen, um sich auf den Asteroiden zu katapultieren. Die Raumsonde wird Psyche voraussichtlich im Jahr 2029 erreichen und weitere 26 Monate damit verbringen, die Oberfläche des Asteroiden zu untersuchen, seine Schwerkraft zu kartieren und etwaige vorhandene Magnetfelder zu untersuchen.

MIT-Wissenschaftler stehen an der Spitze der Magnet- und Schwerkraftforschung der Mission. Die Initiative ist seit langem mit dem MIT verbunden. Ihre Hauptforscherin ist die MIT-Absolventin und ehemalige Professorin Lindy Elkins-Tanton, die derzeit Professorin an der Arizona State University ist. Der stellvertretende Hauptforscher ist Benjamin Weiss, Professor für Planetenwissenschaften am MIT. Elkins-Tanton leitet ein Team, zu dem auch MIT-Veteranen gehören, auf dieser beispiellosen Mission in eine metallische Welt.

„Es ist unglaublich aufregend und ein großes Privileg, Pionierarbeit bei der Erforschung eines neuartigen Himmelskörpertyps leisten zu dürfen“, sagt Elkins-Tanton. „Der lohnenswerteste Teil besteht jedoch darin, ein großes Team von Einzelpersonen aufzubauen und zu unterstützen, die sich alle dieser gemeinsamen Aufgabe verschrieben haben.“

Ziel der Raumsonde ist es, einen Asteroiden zu erreichen, von dem angenommen wird, dass er größtenteils aus Metall besteht, was beispiellose Einblicke in die frühe Planetenentwicklung bieten könnte. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ASU

Spekulationen über die Ursprünge von Psyche

Wissenschaftler gehen davon aus, dass es sich bei Psyche um einen Fall einer gestoppten Planetenentwicklung handeln könnte. Während Planeten wie die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren weiterhin Material um ihre metallreichen Kerne anhäuften, könnte Psyche mehrere Kollisionen erlitten haben, wodurch ihm sein felsiger Mantel entzogen wurde und ein freigelegter metallischer Kern zurückblieb. Dieser Kern könnte Elemente enthalten, die auch bei der Bildung des Erdmittelpunkts eine wichtige Rolle spielten.

„Dies ist die erste Mission zu einem Himmelskörper, der nicht in erster Linie aus Gestein oder Eis, sondern aus Metall besteht“, bemerkt Weiss. „Asteroiden sind die Bausteine von Planeten, daher könnte dieser Asteroid uns möglicherweise etwas über die Planetenentstehung verraten.“

Der Beginn der Mission erfolgte während eines zufälligen Gesprächs zwischen Weiss und Elkins-Tanton im Jahr 2010 am MIT. Im Mittelpunkt des Dialogs stand Weiss‘ Untersuchung des Allende-Meteoriten, eines Himmelsobjekts, das auf die Erde gefallen war. Das Gespräch führte schließlich zu einem Missionskonzept zur Erforschung eines freigelegten Planetenkerns und kam zu dem Schluss, dass der Asteroid Psyche das ideale Ziel für eine solche Studie wäre.

Forschungsinstrumente und Erkenntnisse

Das Raumschiff wird mit einem Magnetometer ausgestattet sein, um Anzeichen alter Magnetfelder zu erkennen, die möglicherweise in die Oberflächenschichten von Psyche eingeprägt sind. eine Reihe von Kameras zur Aufnahme von Bildern und zur Identifizierung visueller Indikatoren für Metall auf der Oberfläche des Asteroiden; und ein Gammastrahlen- und Neutronenspektrometer, um die Emissionen des Asteroiden zu messen und so die Arten metallischer Elemente auf seiner Oberfläche aufzudecken.

Um die Kommunikation zu erleichtern, wird das Raumschiff außerdem über ein Kommunikationssystem verfügen, das hauptsächlich für die Datenübertragung und den Befehlsempfang dient. Darüber hinaus wird ein wissenschaftliches Team unter der Leitung von Maria Zuber vom MIT dieses System nutzen, um eine Studie zur Schwerkraft durchzuführen. Das Team wird den gravitativen Einfluss des Asteroiden auf das Raumschiff und seine Funksignale analysieren und so das Gravitationsfeld des Asteroiden kartieren, was Einblicke in seine Zusammensetzung liefern wird.

An der von Weiss geleiteten Magnetometer-Untersuchung sind mehrere MIT-Mitarbeiter beteiligt und sie wurde von Forschern der Technischen Universität Dänemark entwickelt. Das Design umfasst zwei Sensoren, die an einer armähnlichen Verlängerung angebracht sind, um alle magnetischen Signale, die vom Asteroiden selbst ausgehen, von Umgebungsstörungen zu trennen.

Um alle erkannten Magnetfelder zu entschlüsseln, hat das MIT-Team eine simulierte Bibliothek von Magnetfeldmustern erstellt.

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Rona Oran, Forschungswissenschaftlerin am MIT, erklärt: „Der Weltraum ist eine komplexe Umgebung, die von Magnetfeldern beeinflusst wird, die von verschiedenen Himmelskörpern ausgehen. Unsere simulierte Bibliothek wird es uns ermöglichen, verschiedene Szenarien zu beurteilen, sodass wir das echte Magnetfeld des Asteroiden bei unserer Ankunft genau erkennen können.“

Das Team wird zahlreiche Möglichkeiten haben, seine Simulationsbibliothek zu verfeinern und sein Verständnis der Magnetfelder zu vertiefen, die das Raumschiff auf seinem Weg zum Asteroiden umgeben. Nach dem Start wird das Magnetometer aktiviert und zeichnet kontinuierlich Daten auf, die zur Analyse an zwei MIT-Rechenzentren zurückgesendet werden.

„Dies ist das erste Mal, dass unsere Gruppe eine wissenschaftliche Untersuchung an einem Raumschiff leitet“, bemerkt Weiss. „Der Start leitet eine Zeit erhöhter Verantwortung und außergewöhnlicher Aufregung ein.“

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Psyche-Mission der NASA

Was ist die Psyche-Mission der NASA?

Die Psyche-Mission der NASA ist ein Erkundungsprojekt, das darauf abzielt, einen metallreichen Asteroiden namens Psyche zu untersuchen, der sich im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter befindet. Die Raumsonde wurde am 13. Oktober gestartet und soll den Asteroiden im Jahr 2029 für eine 26-monatige Untersuchung erreichen.

Wer sind die Hauptakteure dieser Mission?

Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) spielt eine entscheidende Rolle, da Wissenschaftler für die Mission Magnetfeld- und Schwerkraftstudien leiten. Lindy Elkins-Tanton, eine MIT-Absolventin und ehemalige Professorin, ist die Hauptermittlerin, während Benjamin Weiss, ein MIT-Professor, als stellvertretender Hauptermittler fungiert.

Welche Instrumente wird die Raumsonde für die Erkundung nutzen?

Die Raumsonde Psyche ist mit einem Magnetometer zur Untersuchung von Magnetfeldern, Kameras für visuelle Bilder und einem Gammastrahlen- und Neutronenspektrometer zur Analyse der Zusammensetzung des Asteroiden ausgestattet.

Was ist das Hauptziel der Erforschung der Asteroiden-Psyche?

Es wird angenommen, dass der Asteroid der freigelegte Kern eines primitiven Planeten ist. Die Untersuchung seiner Zusammensetzung und magnetischen Eigenschaften könnte wichtige Einblicke in die Bildung von Planetenkernen, einschließlich des Erdkerns, liefern.

Wie sieht der Zeitplan für die Psyche-Mission aus?

Nach ihrem Start am 13. Oktober wird die Raumsonde eine sechsjährige interplanetare Reise antreten. Im Jahr 2026 wird es sich dem Mars nähern und dabei die Anziehungskraft des Planeten für einen Schleudereffekt nutzen, der es zum Asteroiden treibt. Es wird erwartet, dass es im Jahr 2029 den Asteroiden erreicht und 26 Monate lang seine Untersuchung durchführt.

Ist dies die erste NASA-Mission zur Untersuchung eines metallreichen Asteroiden?

Ja, dies ist die erste Mission der NASA, die sich auf die Untersuchung eines Asteroiden konzentriert, der überwiegend aus Metall und nicht aus Gestein oder Eis besteht.

Was ist das Deep Space Optical Communications (DSOC)-Experiment, das mit der Mission verbunden ist?

Das DSOC ist eine bahnbrechende Technologiedemonstration, die erstmals die Laserkommunikation jenseits des Mondes testen wird.

Welche Hypothesen gibt es über den Ursprung des Asteroiden Psyche?

Wissenschaftler spekulieren, dass Psyche einen Fall einer „planetarisch gestoppten Entwicklung“ darstellen könnte, bei der möglicherweise Elemente erhalten bleiben, die den Erdkern bildeten. Möglicherweise erlitt es zu Beginn seiner Geschichte mehrere Kollisionen, die ihm die felsige Oberfläche abrissen und einen Metallkern zurückließen.

Wie werden sich die Ergebnisse der Mission voraussichtlich auf unser Verständnis der Planetenentstehung auswirken?

Ziel der Mission ist es, einen einzigartigen Einblick in die frühen Stadien der Planetenentstehung zu ermöglichen, indem ein Körper untersucht wird, von dem angenommen wird, dass er ein freigelegter Planetenkern ist. Es könnte Hinweise darauf geben, wie metallreiche Kerne entstehen und sich entwickeln.

Wie werden die Missionsdaten verarbeitet und analysiert?

Die Daten werden an das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA weitergeleitet und an zwei Datenverarbeitungszentren am MIT übermittelt, wo sie von einem Team unter der Leitung von Wissenschaftlern am MIT analysiert werden.

Mehr über die Psyche-Mission der NASA

  • Überblick über die Psyche-Mission der NASA
  • Die Rolle des Massachusetts Institute of Technology in der Psyche-Mission
  • Instrumente an Bord der Raumsonde Psyche
  • Experiment zur optischen Kommunikation im Weltraum (DSOC).
  • Datenmanagement des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA

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