Миссия NASA “Люси”, которая раскроет тайны “молодости” Солнечной системы⁠⁠

На сайте EurekAlert опубликован пресс-релиз, в котором сообщается, что миссия NASA по исследованию троянских астероидов Юпитера “Люси” (Lucy) прошла финальную фазу проектирования и так называемый системный обзор — System Integration Review (SIR). SIR проводится перед финальной сборкой космического зонда, тестированием всех необходимых приборов и их установкой на аппарат. Системный обзор определяет, готово аппаратное обеспечение и научные инструменты к “слиянию” с зондом или нет. К сборке самого аппарата инженеры приступят в конце августа 2020 года.

“Люси” — первая в истории космических исследований миссия, которая должна будет изучить популяцию троянских астероидов, вращающихся вокруг Солнца вместе с Юпитером («впереди» и «позади» планеты). Газовый гигант достаточно массивен, чтобы “рассеивать” все астероиды в своих окрестностях, но из-за гравитационного баланса Солнца и Юпитера некоторые астероиды попадают в “ловушку” — оказываются в области равновесия, или иначе точках Лагранжа L₄ и L₅. Такие объекты называют троянскими, в честь героев Троянской войны, описанных в гомеровской «Илиаде».

Малые тела, попавшие в L₄ или L₅, будут находиться в неподвижном состоянии относительно газового гиганта и обращаться вместе с ним вокруг звезды миллиарды лет. Это происходит, потому что в одной точке меньшее тело притягивается с одинаковой силой как к планете, так и к звезде, в другой гравитационные силы, действующие на объект с меньшей массой, уравновешиваются центробежной силой инерции.

На иллюстрации показаны орбиты аппарата. Сперва он посетит астероид (52246) Donaldjohanson в 2025 году, потом, в точке L4 в 2027-2028 годах астероиды (3548) Eurybates (белый цвет) и его спутник, (15094) Polymele (розовый цвет), (11351) Leucus (красный цвет), и (21900) Orus (красный цвет). В точке L5 в 2033 году станция приблизится к двойному астероиду (617) Patroclus-Menoetius (розовый цвет)

Стоит отметить, что точки Лагранжа есть не только у системы Юпитер-Солнце, но, например, и у системы Земля-Солнце, Нептун-Солнце и так далее. Исследователи считают, раз “троянцы” существуют в области равновесия миллиарды лет, то эти астероиды могут быть остатками того же первичного материала, который сформировал внешние планеты Солнечной системы. В таком случае “троянцы” являются “капсулой времени”, изучив эти тела, ученые получат ценные данные об истории ранней Солнечной системы. Возможно, что с помощью таких астероидов специалисты раскроют тайну происхождения органических материалов в космосе и даже жизни на Земле.

Миссию NASA планирует отправить в космос в октябре 2021 года. Свое название она получила в честь австралопитека по имени Люси, скелет которого нашли в Эфиопии в 1974 году.

«Подобно тому, как Люси дала ученым уникальную информацию об эволюции человечества, одноименная миссия NASA произведет революцию в изучении происхождения планет и образования Солнечной системы», — говорится на сайте проекта.

Аппарат “Люси” и полезная нагрузка

“Люси” — это космическая станция длиной более 13 метров. Значимую часть зонда займут две солнечные панели, каждая длиной не менее 6 метров, они будут служить источником питания корабля, когда тот выйдет на орбиту Юпитера. 

На своем борту аппарат будет нести 4 научных инструмента:

— L’Ralph — состоит из двух приборов: многоспектральной камеры (MVIC), работающей в области спектра 0,4-0,85 микрон, и инфракрасного спектроскопического картографа (LEISA), работающего в области спектра 1-3,6 микрон. MVIC будет делать цветные изображения троянских астероидов, а LEISA будет исследовать силикаты, искать лед и органические вещества на поверхности “троянцев”.

— L’LORRI — разведывательный сканер дальнего радиуса действия с высоким пространственным разрешением. Это панхроматическая камера, улавливающая длины волн 0,35–0,85 микрон. Благодаря L’LORRI ученые получат самые детальные изображения поверхности “троянцев”.

— L’TES — тепловой инфракрасный спектрометр, работающий в области спектра 6-75 микрон. Инструмент позволит узнать тепловые характеристики астероидов, а также состав и структуру материала их поверхности.

— High Gain Antenna — 2-метровая высокочастотная антенна, предназначенная для радиосвязи с Землей. С помощью нее ученые также попытаются измерить доплеровский сдвиг и таким образом узнать массу “троянцев”.

Кроме того, “Люси” будет использовать свою систему T2CAM, представляющую собой специальную камеру с усовершенствованной оптикой, цифровой логикой и программным обеспечением,чтобы определить формы астероидов.

Монохромная камера ECAM-M50 с объективом NFOV. Камера T2CAM практически будет выглядеть аналогично

Цели “Люси”

Аппарат исследует шесть астероидов системы Юпитер-Солнце с разных расстояний.

Первое тело, которое посетит “Люси” — (52246) Donaldjohanson. Это астероид С-класса. Астрономы открыли его в 1981 году. Считается, что он представляет собой углеродистый объект, диаметром около 4 километров. К “троянцам” он не относится. Зонд пролетит мимо этой цели в апреле 2025 года.

Специалисты предполагают, что (52246) Donaldjohanson откололся от некого объекта после того, как тот столкнулся с крупным телом около 130 миллионов лет назад. Ученые думают, что в результате этой “космической аварии” появились астероиды семейства Эригона (Erigone) — очень темные объекты Главного пояса астероидов (область между орбитами Марса и Юпитера).

Вторая цель “Люси” — троянский астероид C-класса (3548) Eurybates, расположенный в точке Лагранжа L4. Этот объект намного крупнее первой цели, его диаметр около 64 километров. Ученые предполагают, что, как и (52246) Donaldjohanson, астероид Eurybates появился после столкновения, случившегося 130 миллионов лет назад.

Исследование этой цели поможет астрономам разгадать тайну “троянцев”, а именно ответить на ряд вопросов: — почему среди “троянцев” чаще встречаются астероиды C-класса?

— почему астероидов С-класса в центральной части главного пояса больше, чем во внешней и внутренней областях?

— почему среди 8 000 открытых «троянцев» в Солнечной системе, больше 90% находится на орбите Юпитера?

— почему астероиды D-класса встречаются в главном поясе крайне редко? Может быть, астероиды D-класса распадаются? Или, может быть, при столкновении с другими телами каким-то образом становятся астероидами C-класса?

В январе 2019 года команда “Люси” узнала, что у (3548) Eurybates есть спутник диаметром около 1 километра. В августе 2027 года зонд исследует и этот объект.

Третья цель “Люси”— астероид (15094) Polymele — самый маленький известный “троянец”. Его диаметр 21 километр. Это астероид P-класса с низкой отражательной способностью. Ученые считают, что тела этого класса богаты органикой. Зонд приблизится к (15094) Polymele в сентябре 2027 года.

Четвертый объект, который исследует “Люси” — (11351) Leucus, астероид D-класса, диаметром 34 километра. Астрономы считают, что, в отличие от других астероидов, это тело вращается вокруг своей оси очень медленно, полный оборот делает за 466 часов. Сравнив (11351) Leucus с другими объектами D-класса, специалисты больше узнают о материалах, из которых состоят подобные астероиды. Аппарат прибудет к цели в апреле 2028 года.

В ноябре 2028 года “Люси” приблизится к очередному астероиду — (21900) Orus. Этот объект, диаметром 51 километр, относят к D-классу астероидов и считают одним из 100 крупнейших “троянцев” Юпитера. Аппарат исследует (21900) Orus и проведет его сравнительный анализ с меньшим объектом, (11351) Leucus.

Снимок двойного троянского астероида (617) Patroclus и Menoetius, сделанный телескопом Хаббл в 2018 году

Последняя цель “Люси” — двойной троянский астероид (617) Patroclus и Menoetius. Это “троянцы” P-класса с диаметром 113 км и 104 км, соответственно. Ученые предполагают, что “космическая парочка” сформировалась во времена молодой Солнечной системы 4 миллиарда лет назад, из материала, из которого образовались внешние планеты. “Люси” подойдет к цели в марте 2033 года.

Планируется, что миссия “Люси” продлится 12 лет. За это время аппарат изучит состав и свойства реголита троянских астероидов, определит минералы, органику и количество льда на поверхностях этих тел, узнает их массу и плотность, а также попробует найти кольца и спутники у таких астероидов.

источник severnymayak / eurekalert