V letih 2021 in 2023 bo NASA izstrelila dve vesoljski sondi, imenovani Lucy in Psyche. Lucy bo obiskala trojanske asteroide, medtem ko bo Psyche odletela do osamljenega asteroida iz čiste kovine.
NASA trenutno razvija dve vesoljski sondi - Lucy in Psyche - katerih naloga je poučiti nas o nastanku sončnega sistema in obiskati osem asteroidov, ki krožijo okoli Jupitra med letoma 2025 in 2033.
Imena sond niso bila izbrana naključno: "Lucy" je ime posmrtnih ostankov našega zelo oddaljenega prednika, starega 3,2 milijona let, in je zelo primerno, pojasnjuje vodja projekta "Lucy" Harold Levison:
"Ti mali asteroidi so pravzaprav ostanki planetarne tvorbe, zato smo našo sondo poimenovali Lucy po enem od naših človeških prednikov."
Vesoljska sonda "Psiha" je dobila ime drugače - v čast tistemu osamljenemu asteroidu, ki je skoraj izključno iz kovine, kamor bo letela.
Kraljevina Jupiter
Jupiter je največji planet v sončnem sistemu z veliko gravitacijo, ki ustreza njegovi velikosti. In s pomočjo te moči Jupiter nadzoruje asteroide več kilometrov okoli sebe.
Promocijski video:
V isti orbiti kot Jupiter, le 60 stopinj pred in 60 stopinj za planetom, je veliko asteroidov, ki jih je zajel Jupiter, ki so se nabrali v tako imenovanih točkah L4 in L5 Lagrange (o točkah Lagrange preberite na koncu članka).
V počastitev trojanske vojne so jih poimenovali "trojanski asteroidi". Asteroidi na točki L4 Lagrange so poimenovani po grških junakih, tisti na točki L5 pa po junakih Troje. Skupno vsebujeta obe skupini do milijon asteroidov, katerih velikost presega kvadratni kilometer.
Lucy bo prva vesoljska sonda na svetu, ki bo obiskala trojanske asteroide in ta obisk bo, upajo znanstveniki, osvetlil nastanek sončnega sistema. Ker, čeprav pripadajo asteroidi kraljestvu Jupiter, se presenetljivo razlikujejo od svoje okolice in drug od drugega. To pomeni, da so najverjetneje nastali na različnih mestih sončnega sistema.
Ko je bil Sončev sistem zelo mlad, planeti še niso imeli svojih sodobnih orbit, temveč so se premikali "naključno". Ko so minili veliki, težki planeti, kot so Jupiter, Saturn, Uran in Neptun, so med milijoni velikih in majhnih asteroidov, ki so bili prav tako v sončnem sistemu, povzročili popoln kaos.
Mnogo teh asteroidov je bilo na splošno izpuščenih iz osončja, nekatere pa jih je zajel mogočni Jupiter in prav oni se danes imenujejo trojanski asteroidi.
Zgodba o sončnem sistemu
Harold Levison iz projekta Lucy je to izrazil tako: »Ena presenetljivih lastnosti trojanskih asteroidov je, da so zelo različni. Ko jih gledamo skozi teleskop od tu, z Zemlje, vidimo, da imajo zelo različne barve in spektre. Zato verjamemo, da nam bodo povedali nekaj o nastanku in razvoju sončnega sistema. Verjamemo, da je raznolikost posledica dejstva, da so asteroidi nastali na različnih mestih sončnega sistema z različnimi fizikalnimi lastnostmi. Toda med razvojem sistema so potovali povsod, dokler niso zaključili potovanja v orbiti okoli Jupitra."
Dolga pot "Lucy"
Verjeli ali ne, vesoljska sonda Lucy bo obiskala tudi grške junake na L4, nato pa trojanske junake na L5. To je velik dosežek, saj se L4 in L5 nahajata na razdalji milijarde kilometrov drug od drugega, vsaka skupina na svoji strani Jupitra, tako rekoč.
Vesoljska sonda bo izstreljena leta 2021, na poti do L4 pa bo aprila 2025 letela mimo majhnega asteroida, velikega le štiri kilometre, z ustreznim imenom 52246 Donaldjuhansson, ki so ga krstili po arheologu, ki je leta 1974 v Etiopiji našel ostanke hominida Lucy. Zdi se, da je pot leta nenadoma zelo dobro sovpadla z imenom sonde - potem pa imam vprašanje, ali je ista ekipa, ki sodeluje v projektu Lucy, dala ime majhnemu asteroidu?
Nekateri problemi so v tem, da bo Lucy letela mimo asteroidov s hitrostjo več kot 20.000 km na uro. Zato bo časa za pregled vsakega posameznega asteroida le zelo malo.
Razlog je v tem, da Lucy z njo ne moremo dati toliko goriva, kolikor bi morala sonda upočasniti in počasi leteti mimo. Vesoljska sonda tehta 1.435 kg, večino te teže pa sestavljajo instrumenti, radijski oddajniki in sončni kolektorji.
Leta 2027 bo Lucy dosegla L4, kjer bo naslednje leto krožila okoli štirih zelo različnih asteroidov. Vesoljska sonda bo nato zapustila L4 in nadaljevala po močni krivulji skozi sončni sistem od točke L4 do točke L5. Sploh ni čudno, da bo to potovanje trajalo približno pet let, marca 2033 pa bo sonda blizu dveh asteroidov velikosti 100 kvadratnih kilometrov, ki bosta krožila drug okoli drugega.
Takšnih binarnih asteroidov redko najdemo v notranjem osončju, praviloma se nahajajo v Kuiperjevem pasu, onkraj Neptunove orbite - tako da ima Lucy tukaj priložnost pogledati asteroide, ki bi bili sicer zelo daleč dobili.
Psyche - asteroid iz kovine
Potovanje do asteroida Psiha ima drugačen namen. To kozmično telo, veliko dobrih 250 kvadratnih kilometrov, se nahaja v asteroidnem pasu med Marsom in Jupitrom, vrti se v nekoliko podolgovati orbiti na razdalji od 2,5 do 3,3 astronomskih enot (AU) od Sonca, ki ga asteroid kroži v petih letih …
Sliši se neverjetno, toda Psyche je edini znani asteroid, ki naj bi bil narejen iz čiste kovine. Obstaja različica, da je Psiha začela obstajati kot jedro majhnega planeta s premerom najmanj 500 km in verjetno skoraj tako velikim kot Mars.
Ko je bil Sončev sistem še precej "otrok", je med planeti in asteroidi prišlo do številnih trkov in obstaja teorija, da je planet, katerega del je bila Psiha, po enem ali več večjih trkih izgubil svojo kamnito lupino, tako da je ostalo le jedro.
Edina težava te sicer izjemne teorije je, da bi morali ostanke lupine ohraniti v skoraj isti orbiti kot sama Psiha, podobna običajnim kamnitim asteroidom. Toda nič takega ni bilo mogoče najti.
Površinska voda in jedro staljene kovine
Vsekakor je Psiha za nas edinstvena priložnost, da vidimo, kako izgleda kovinsko jedro planeta. Vemo, da ima Zemlja jedro tekoče kovine, ki ustvarja magnetno polje, vendar do njega ni mogoče iti. Lahko pa pošljemo vesoljsko sondo na potovanje 300 milijonov kilometrov.
Vesoljska sonda Psyche bo izstreljena leta 2023, cilj pa bo dosegla v petih letih. Sondo bo vodil ionski pogon, ki ji bo omogočil, da vstopi v orbito okoli asteroida Psihe in jo preučuje od leta 2028 do 2030.
To bo izjemna izkušnja, saj še nikoli nismo videli čisto kovinskega planeta. Kako je videti krater z udarci? Ali se bodo kapljice staljene kovine, razpršene ob udarcu, spet strdile, preden bodo padle nazaj?
Presenetljivo je bilo, da so na površini našli sledi vode, vendar je to morda posledica trkov z majhnimi asteroidi, ki vsebujejo led.
Toda najpomembnejše vprašanje je seveda povezano z magnetizmom. Danes se domneva, da magnetno polje nastane z vrtenjem kovinskih jeder znotraj planetov, ki so dovolj veliki, da se stopi vsaj del jedra.
Psiha z veliko verjetnostjo je ostala s precej majhnega planeta, za katerega verjetno ni bilo dovolj veliko za tekoče jedro. Zato je zelo zanimivo ugotoviti, ali ima še vedno sledi magnetnega polja iz časov, ko je bila še središče planeta, ali, kot je povedala strokovnjakinja za to področje Lindy Elkins-Tanton: »Ali se bo Psyche izkazalo za majhen magnet za hladilnik sredi vesolja?"
Lagrangeove točke
Kot vsi planeti v sončnem sistemu ima tudi Jupiter pet tako imenovanih Lagrangeovih točk. To so kraji, kjer bo majhno telo sledilo planetu tako, da bo z njega videti negibno.
Tisti asteroidi, ki jih bo Lucy obiskala, se nahajajo na točkah L4 in L5, 60 stopinj pred in 60 stopinj po Jupitru, vendar v isti orbiti kot sam planet.
Gibanje z enako hitrostjo kot planet
Pogosta napačna predstava je, da se sile, ki vplivajo na majhno telo, med seboj uravnotežijo na Lagrangeovih točkah.
To ni res. Na vsaki od petih točk je majhno telo podvrženo gravitaciji tako planeta (tukaj - Jupiter) kot sonca.
Teh pet točk se razlikuje po tem, da je vsota teh sil v njih ravno taka, da se majhno telo začne obračati sonce z enako hitrostjo kot planet in mu zato sledi.
To pa deluje le, kadar je telo tako majhno, da lahko zanemarimo lastno gravitacijsko silo - in ta pogoj popolnoma izpolnjujejo asteroidi.
L4 in L5 stabilni točki
L1, L2 in L3 so nestabilne točke, majhno telo lahko skoči z njih precej hitro. Vendar je povsem mogoče, da se znova vrnete k njim, če porabite malo goriva.
L4 in L5 sta stabilna, kar pomeni, da če majhno telo ne doseže natančno ene od dveh točk, lahko kroži okoli točke.
Zato sta L4 in L5 v sistemu Sonce-Jupiter tako velika, da lahko sprejmeta več kot milijon asteroidov. Asteroidi se ne nahajajo na samih točkah, temveč v orbiti okoli njih.