Psyche is een NASA-missie om een metaalrijke asteroïde met dezelfde naam te bestuderen, die zich in de belangrijkste asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter bevindt. Dit is NASA's eerste missie om een asteroïde te bestuderen die meer metaal bevat dan rots of ijs. NASA en SpaceX mikken op 12 oktober 2023 voor de lancering vanaf het Kennedy Space Center in Florida. Psyche zal vertrekken vanop lanceerplatform 39A aan boord van een SpaceX Falcon Heavy raket.
Als alles volgens plan verloopt, zal de zwaartekracht van asteroïde Psyche het ruimteschip eind juli 2029 vangen en zal Psyche in augustus aan zijn eerste missie beginnen. Het zal ongeveer twee jaar rond de asteroïde cirkelen om foto's te maken, het oppervlak in kaart te brengen en gegevens te verzamelen om de samenstelling van Psyche te bepalen. Het ruimteschip Psyche is ongeveer zo groot als een klein busje en wordt aangedreven door zonne-energie. Het heeft een magnetometer, een gamma- en neutronenspectrometer en een multispectrale beeldvormer om de planetoïde Psyche te bestuderen. Het ruimteschip zal beelden naar de aarde sturen zodra het de asteroïde ziet. Wetenschappers denken dat asteroïde Psyche, die op zijn breedste punt ongeveer 280 kilometer (173 mijl) groot is, geheel of gedeeltelijk de ijzerrijke kern van een planetesimaal kan zijn, een bouwsteen van een rotsachtige planeet. De asteroïde zou ook iets anders kunnen zijn. Het zou een overblijfsel kunnen zijn van een heel ander soort ijzerrijk lichaam dat ergens in het zonnestelsel is gevormd uit metaalrijk materiaal. Psyche kan ons misschien laten zien hoe de kern van de aarde en de kernen van de andere aardse planeten zijn ontstaan.
Reis naar het middelpunt van de aarde
De reis van het ruimtevaartuig Psyche naar zijn gelijknamige asteroïde kan (bijna) worden beschouwd als een reis naar het middelpunt van de aarde. Asteroïde Psyche is misschien een blootgelegde kern van een planetesimaal, een vroege planetaire bouwsteen. Het kan zijn dat hij van zijn buitenste lagen is ontdaan door gewelddadige botsingen tijdens de vroege vorming van ons zonnestelsel. Als het een planetesimaal is, kan planetoïde Psyche het inwendige van aardse planeten zoals de aarde van dichtbij bekijken. We kunnen geen pad boren naar de metalen kern van de aarde, of de kernen van de andere rotsachtige planeten, dus een bezoek aan Psyche zou een uniek venster kunnen bieden op de gewelddadige geschiedenis van botsingen en opeenhoping van materie waaruit planeten zoals de onze zijn ontstaan.
De Psyche ruimtesonde
Met zijn zonnepanelen van 25 bij 7,3 meter zou Psyche bijna een tennisbaan bedekken. Het ruimteschip, of de bus, is 4,9 meter hoog, inclusief de 2 meter lange gieken voor twee instrumenten, 2,2 meter breed en 2,4 meter diep. Bij de lancering zal het Psyche ruimtevaartuig naar verwachting een massa hebben van 2.747 kilogram, inclusief de Deep Space Optical Communications (DSOC) technologiedemonstratie.
Twee kruisvormige zonnepanelen met vijf panelen voorzien alles aan boord van stroom, inclusief de wetenschappelijke instrumenten. De zonnepanelen produceren 21 kilowatt stroom bij het verlaten van de aarde en tussen de 2,3 en 3,4 kilowatt stroom tijdens een baan rond de asteroïde. Psyche gebruikt zonne-elektrische voortstuwing. Het ruimteschip heeft vier Hall-effect stuwraketten die elektromagnetische velden gebruiken om geladen atomen, of ionen, van inert xenongas uit te stoten die op hun beurt stuwkracht creëren en een blauwe gloed van xenon achterlaten. Er wordt maar één stuwraket tegelijk gebruikt, die tot 240 millinewton stuwkracht levert, ongeveer de hoeveelheid kracht die je zou voelen als je het gewicht van één AA-batterij zou vasthouden. Psyche zal zeven 82-liter tanks met xenon stuwstof aan boord hebben - tot 1.085 kilogram (2.392 pounds).
Psyche zal met de aarde communiceren met vier antennes: een vaste high-gain antenne van 2 meter geleverd door Maxar en drie kleine low-gain antennes ontworpen en geproduceerd door JPL. Net als alle interplanetaire missies van NASA zal Psyche gegevens verzenden en opdrachten ontvangen via het Deep Space Network (DSN), dat drie grondstations rond de aarde heeft om met ruimtevaartuigen te praten en ze te volgen.
De Psyche ruimtesonde en zijn grote zonnepanelen - Foto: NASA/JPL
Wetenschappelijke instrumenten
De multispectrale beeldvormer van Psyche bestaat uit een paar identieke camera's die zijn uitgerust met filters en telescopische lenzen om het oppervlak van de asteroïde in verschillende golflengten van licht te fotograferen. De camera's kunnen foto's maken in het deel van het spectrum dat zichtbaar is voor het menselijk oog, maar ook in nabij-infrarode golflengten van licht dat verder gaat dan wat mensen kunnen zien. De gammastraling- en neutronenspectrometer van de orbiter zal wetenschappers helpen bij het bepalen van de chemische elementen waaruit het oppervlaktemateriaal van de asteroïde bestaat. Als kosmische straling en hoogenergetische deeltjes het oppervlak van de asteroïde Psyche bombarderen, absorberen de elementen daar de energie. In reactie hierop zenden ze neutronen en gammastralen van verschillende energieniveaus uit. De spectrometer kan deze emissies detecteren, waardoor wetenschappers ze kunnen vergelijken met eigenschappen van bekende elementen om te bepalen waar Psyche van gemaakt is.
De magnetometer van de orbiter gaat op zoek naar bewijs voor een oud magnetisch veld bij asteroïde Psyche. In tegenstelling tot de aarde en andere rotsachtige planeten die een magnetisch veld genereren in hun vloeibare metalen kern, genereren kleine lichamen zoals asteroïden geen magnetisch veld omdat ze bevroren zijn. Bevestiging van een remanent magnetisch veld bij Psyche zou een sterk bewijs zijn dat de asteroïde is ontstaan uit de kern van een planetair lichaam. Het wetenschapsteam van Psyche zal vertrouwen op het telecommunicatiesysteem, dat voornamelijk gebruikt wordt om commando's naar het ruimteschip te sturen en gegevens van het ruimteschip te ontvangen, om zwaartekrachtwetenschap te doen. Door de X-band radiogolven te analyseren waarmee het ruimteschip communiceert, kunnen wetenschappers meten hoe asteroïde Psyche de baan van het ruimteschip beïnvloedt. Op basis van die informatie kunnen wetenschappers de rotatie, de massa en het zwaartekrachtsveld van de asteroïde bepalen, wat extra aanwijzingen geeft over de samenstelling en structuur van het inwendige van Psyche.
Planetoïde Psyche
Psyche werd in 1852 ontdekt door de Italiaanse astronoom Annibale de Gasparis. Omdat het de 16e planetoïde was die ontdekt werd, wordt hij soms 16 Psyche genoemd. Hij is vernoemd naar de godin van de ziel in de oude Griekse mythologie, vaak afgebeeld als een vrouwelijke figuur met vlindervleugels. Psyche draait rond de zon in het buitenste deel van de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. Ze bevindt zich ongeveer drie keer verder van de zon dan de aarde. Omdat Psyche en de aarde met verschillende snelheden rond de zon draaien, varieert de afstand van de aarde tot Psyche van minder dan 186 miljoen tot meer dan 372 miljoen kilometer.
Psyche is onregelmatig en aardappelachtig. Als de asteroïde horizontaal doormidden zou worden gesneden bij de evenaar - stel je een platgedrukt ovaal voor - dan zou hij op zijn breedste punt 280 kilometer breed zijn en 232 kilometer lang. De oppervlakte is 64.000 vierkante mijl (165.800 vierkante kilometer). Psyche is dicht, geschat op ongeveer 212 tot 256 pond per kubieke voet (3.400 tot 4.100 kilogram per kubieke meter). De oppervlaktezwaartekracht op Psyche is veel minder dan op Aarde - zelfs minder dan op de Maan. Op Psyche zou het optillen van een auto voelen als het optillen van een grote hond.
Wetenschappers denken dat Psyche mogelijk bestaat uit aanzienlijke hoeveelheden metaal uit de kern van een planetesimaal, een van de bouwstenen van ons zonnestelsel. De asteroïde is waarschijnlijk een overlevende van meerdere gewelddadige botsingen, die vaak voorkwamen toen het zonnestelsel zich vormde. Er zijn nog steeds tegenstrijdigheden in de gegevens, maar wetenschappelijke analyse geeft aan dat Psyche waarschijnlijk is gemaakt van een mengsel van rots en metaal, waarbij metaal 30% tot 60% van het volume uitmaakt. De samenstelling van de asteroïde is bepaald door radarwaarnemingen en door metingen van de thermische inertie van de asteroïde (hoe snel een object warmte aanneemt of weer afgeeft).
Door radarwaarnemingen en optische waarnemingen te combineren, hebben wetenschappers een 3D-model van Psyche gemaakt dat de aanwezigheid van twee kraterachtige depressies laat zien. Dit suggereert dat er significante variatie is in de metaalinhoud en kleur van de asteroïde over het oppervlak. Maar totdat deze missie de planetoïde Psyche voor het eerst van dichtbij ziet, weten we niet hoe ze er echt uitziet.
Bron: NASA
