Forskere til at designe, bygge instrument til at udforske metal asteroide

Om nogle år, et instrument designet og bygget af Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere vil flyve hundredvis af millioner miles gennem rummet for at udforske en sjælden, stort set metal asteroide.

Livermore gammastrålespektrometer vil blive bygget i samarbejde med forskere fra Johns Hopkins Applied Physics Laboratory til det første besøg nogensinde i Psyche, den største metal -asteroide i solsystemet.

"Det er videnskabeligt interessant, fordi det menes at være en planetarisk kerne, en rest af en kollision i de tidlige stadier af udviklingen af ​​solsystemet, "sagde LLNL -fysikeren Morgan Burks, der leder Lab -teamet.

"Vi mener, at udforskning af Psyche -asteroiden kan øge vores forståelse af Jordens skjulte kerner, Mars, Merkur og Venus, "Sagde Burks.

Hovedforsker for Psyche -missionen, Lindy Elkins-Tanton fra Arizona State University, har bemærket, at udforskningen af ​​Psyche vil tillade forskere at "bogstaveligt talt besøge en planetarisk kerne - den eneste måde, menneskeheden nogensinde kan". NASA Discovery -missionen til Psyche ledes af Arizona State University (ASU).

Da Psykes stort set jern- og nikkelmetalsammensætning ligner Jordens kerne, undersøgelsen af ​​asteroiden kunne hjælpe forskere med bedre at forstå, hvordan en planets lag, såsom skorper og kerner, adskille.

Asteroider er stenrige rumlegemer, der kredser rundt om solen og varierer i størrelse fra små støvpartikler til op til 600 miles i diameter.

Opkaldt efter den græske sjælens gudinde, psyke -asteroiden, ligesom de fleste asteroider, bor i asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter. Dette asteroide bælte er hjemsted for mere end 1 million andre asteroider større end en halv mil i diameter, sammen med mange mindre, ifølge NASA's estimater.

Formålet med laboratoriets gammastrålespektrometer på missionen vil være at bestemme elementarsammensætningen af ​​Psykes overflade. Selvom asteroiden primært består af jern og nikkel, andre elementer af interesse omfatter silicium, kalium, svovl, aluminium, kalk, thorium og uran.

"Psykens overflade frigiver et stort antal gammastråler, der induceres af kosmisk strålebombardement, "Sagde Burks." Ved at måle energien fra gammastrålerne med høj opløsning, det er muligt at bestemme sammensætningen af ​​planetens overflade. Hvert element afgiver en unik gammastrålesignatur. "

Laboratorieforskere vil arbejde med samarbejdspartnere fra Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (JHAPL), og sammen vil teamet integrere gammastrålespektrometeret med et neutronspektrometer til rumflyvningen.

Det nye gammastrålespektrometer (GRS), kaldet GeMini-Plus, bliver den anden GRS designet og bygget af LLNL til efterforskning af rummet inden for de sidste 13 år.

I 2004, Mercury MESSENGER (forkortelse for MErcury Surface, Rum -miljø, GEochemistry and Ranging) blev lanceret i rummet med en pakke med syv instrumenter, herunder en LLNL-udviklet GRS.

Mercury MESSENGER GRS og andre instrumenter rejste gennem rummets fjendtlige miljø til den inderste planet i solsystemet i cirka 6 ½ år og mere end 4,8 milliarder miles.

En gang der, rumfartøjet tog målinger i cirka fire år i mere end 4, 000 baner i de broilende omgivelser, hvor solen er 11 gange lysere end på Jorden, og temperaturen kan nå 400 grader Celsius (752 grader Fahrenheit).

For at sikre, at det germanium-baserede spektrometer fungerer korrekt, Laboratorieforskere udtænkte et termisk og mekanisk køledesign, der tillod krystallen at leve ved -200 grader Celsius (-330 grader Fahrenheit), mens den afviser 98 procent af den infrarøde varme og energi fra Merkur.

"GeMini-Plus til Psyche-missionen drager fordel af mange års forskning og udvikling fra Mercury MESSENGER-projektet og andre Lab GRS-instrumenter. I virkeligheden, vi udnytter den F&U, som vi opnåede under MESSENGER forberedelse og flyvning, "Sagde Burks.

Den nye GeMini-Plus bliver fjerde generation af høj renhed, germanium-baserede gammastrålespektrometre-efter Cryo-3, Mercury MESSENGER GRS og den originale GeMini. Sidstnævnte instrument er blevet kommercialiseret af Tennessee-baserede ORTEC, et datterselskab af AMETEK.

Omtrent på størrelse med et brød, den nye GeMini-Plus bliver bygget af LLNL i løbet af de næste tre år. Det vil være sammenligneligt i størrelse og effekt med MESSENGER GRS.

Burks leder et lille team af laboratorieforskere, herunder Lena Heffern, en kandidat fra California State University, Chico, der i øjeblikket bygger og tester prototypen GeMini-Plus instrument. Udviklingen af ​​instrumentet skal begynde i efteråret.

Rumfartøjet i shuttlebus-størrelse, der skal rejse til Psyche, vil blive bygget af Space Systems Loral fra Bay Area. Det forventes at blive lanceret i 2022 fra Kennedy Space Center i Florida og ankomme til asteroiden i 2026. GeMini-Plus vil fungere i cirka et år.

Livermore -instrumentet er et af tre vigtige videnskabelige instrumenter til Psyche -missionen, med ASU, der bygger en multispektral billedbehandler og UCLA leverer et magnetometer til måling af asteroidens magnetfelt. Det Pasadena-baserede NASA Jet Propulsion Laboratory er ansvarlig for missionsdesign, drift og videnskabelig planlægning.

Der har længe været en synergi for nogle videnskabelige instrumenter, såsom gammastrålespektrometre, til applikationer inden for udforskning af det ydre rum og tilbage på Jorden til hjemlandsikkerhedsapplikationer, såsom at opdage nukleare materialer.

"De teknologier, vi udvikler, har en lang række applikationer på Jorden og i rummet, "Burks sagde." Det, vi udvikler til grundforskning, giver os også mulighed for at udføre vigtige nationale sikkerhedsapplikationer. På tur, de nationale sikkerhedsfremskridt, vi opnår, hjælper os med at videreføre vores grundforskning. "

Officielt kendt som 16 Psyche (tallet angiver den rækkefølge, det blev opdaget i), asteroiden blev først fundet i 1852 af en italiensk astronom. Cirka 130 miles (eller 210 kilometer) i diameter, det er en af ​​de 10 mest massive asteroider i asteroidebæltet.

Psykebesøget er en af ​​to asteroide -missioner, som NASA annoncerede i januar, ville blive finansieret gennem sit opdagelsesprogram. Under den anden mission, et andet robot rumfartøj, kaldet Lucy, vil udforske seks Jupiter -trojanske asteroider, der er fossiler af planetdannelse og kunne levere vigtige spor til solsystemets tidligste historie.