Цель миссии NASA Psyche — богатый металлами астероид, также называемый Психея, в главном поясе между Марсом и Юпитером — это неизведанный мир в космическом пространстве. С земных и космических телескопов астероид выглядит как нечеткое пятно. Что ученые действительно знают из данных приборов, так это то, что он имеет форму напоминающую картофелину и вращается "лежа" на боку.
Анализируя свет, отраженный от астероида, ученые выдвигают гипотезу о том, что астероид Психея необычайно богат металлами. Одно из возможных объяснений состоит в том, что он образовался в в ранний период жизни нашей солнечной системы либо как ядро планетезимала (части планеты) либо как первичный материал, который никогда не изменялся. Эта миссия направлена на выяснение, и в процессе этого они рассчитывают помочь ответить на фундаментальные вопросы о формировании нашей солнечной системы.
По словам ученых ответственных за запуск и планирование миссии, огромной проблемой стал выбор научных инструментов: как убедиться, что вы получите нужные данные, если вы не уверены в том, что конкретно вы будете измерять? Например, чтобы определить, из чего именно состоит астероид и является ли он частью планетезимального ядра, ученым потребовались инструменты, которые могли бы учесть целый ряд возможностей: никель, железо, различные виды горных пород или смешанные породы и металл.
Они выбрали комплект полезной нагрузки, который включает в себя магнитометр для измерения любого магнитного поля; тепловизоры для фотографирования и картирования поверхности и спектрометры, чтобы выяснить, из чего состоит поверхность, путем измерения испускаемых с нее гамма-лучей и нейтронов.
Но прежде чем ученые смогут запустить эти инструменты, им нужно будет добраться до астероида и выйти на орбиту. После запуска из Космического центра Кеннеди NASA в августе 2022 года Психея проплывет мимо Марса девять месяцев спустя, используя гравитационную силу планеты, чтобы метнуться к астероиду. Это общий путь около 2,4 миллиарда километров.
Космический корабль начнет свой последний подход к астероиду в конце 2025 года. По мере приближения космического корабля к своей цели команда миссии включит свои камеры, и изображение астероида Психея превратится из нечеткого пятна, которое мы знаем сейчас, во вполне различимый мир. Снимки также помогут инженерам сориентироваться в процессе подготовки к выходу на орбиту в январе 2026 года. Начальная орбита космического корабля рассчитана на большую безопасную высоту — 700 километров над поверхностью астероида.
Во время этой первой орбиты команда разработчиков миссии и навигации Psyche будет сфокусирована на лазерном измерении гравитационного поля астероида, силы, которая будет удерживать космический корабль на орбите. Понимая гравитационное поле, команда может безопасно перемещать космический корабль все ближе и ближе к поверхности, поскольку научная миссия выполняется менее чем за два года.
Психея кажется бугристой, ширеной 280 километров, с неравномерным распределением массы. Некоторые части могут быть менее плотными, как губка, а некоторые могут быть более плотно упакованными и более массивными. Части Психеи с большей массой будут иметь более высокую гравитацию, оказывая более сильное притяжение на космический корабль.
Чтобы разгадать тайну гравитационного поля, команда миссии будет использовать телекоммуникационную систему космического корабля. Измеряя тонкие изменения в радиоволнах X-диапазона, отражающихся между космическим кораблем и большими антеннами Deep Space Network вокруг Земли, инженеры могут точно определить массу астероида, гравитационное поле, вращение, ориентацию и колебание.
Команда разрабатывала сценарии и смоделировала тысячи возможных Психей — имитирующих вариации плотности и массы астероида, а также ориентацию его оси вращения, чтобы заложить основу для орбитального плана. Они могут протестировать свои модели в компьютерном моделировании, но нет никакого способа узнать наверняка, пока космический корабль действительно не прибудет туда.
В течение следующих 20 месяцев космический корабль будет использовать свою мягкую электрическую двигательную установку для перехода на все более низкие орбиты. По мере приближения космического корабля измерения гравитационного поля будут становиться более точными, а изображения поверхности получат более высокое разрешение, что позволит команде лучше понять тело. В конечном итоге космический корабль выйдет на конечную орбиту на высоте около 85 километров над поверхностью.
Все это делается для того, чтобы разгадать загадки этого уникального астероида: откуда взялась Психея, из чего она сделана и что она говорит нам о формировании нашей солнечной системы?