Nasina sonda Psyche je po obletu Marsa prešla na skoraj neprekinjeno delovanje električnega pogona. Njen cilj je nenavaden, s kovinami bogat asteroid, ki bi lahko bil ostanek jedra starodavnega planetarnega telesa. Znanstveniki upajo, da jim bo razkril nove podrobnosti o nastanku Zemlje in drugih kamnitih planetov.

Simbolična slika Nasine sonde Psyche ob kovinsko bogatem asteroidu. (slika: Dnevne Novice / AI ilustracija)

NASA vključila pogon za skoraj neprekinjeno potovanje

Nasina sonda Psyche je po treh letih potovanja vstopila v novo fazo odprave, ki jo bo pripeljala do enega najbolj nenavadnih asteroidov v Osončju. Ameriška vesoljska agencija je 22. oktobra 2026 sporočila, da plovilo zdaj skoraj neprekinjeno uporablja električni pogon. Motorji so v takšnem režimu začeli delovati 28. septembra, vključeni pa naj bi bili približno 90 odstotkov preostale poti do prihoda k asteroidu poleti 2029. Običajno jih bodo ustavili le enkrat tedensko, da bo sonda opravila potrebne tehnične postopke in vzpostavila komunikacijo z Zemljo.

»Pogon bomo uporabljali ob vsaki priložnosti, ustavili ga bomo le zaradi nujnih tehničnih opravil,« je v izjavi za NASA/JPL pojasnil Don Han, vodja navigacije misije. Njegove besede označujejo pomemben premik po uspešnem obletu Marsa 15. maja letos. Sonda je takrat izkoristila gravitacijo rdečega planeta, ki ji je omogočila povečanje hitrosti in spremembo smeri brez dodatne porabe pogonskega sredstva. Manever je bil eden ključnih korakov na poti proti glavnemu asteroidnemu pasu med Marsom in Jupitrom.

Motorji imajo komaj zaznaven potisk, a veliko prednost

Čeprav izraz pospeševanje običajno povezujemo z močnimi raketnimi motorji, Psyche uporablja precej drugačno tehnologijo. Njeni štirje električni potisniki delujejo na osnovi Hallovega pojava. Elektromagnetna polja pospešujejo ione žlahtnega plina ksenona in jih usmerjajo iz motorja, pri čemer nastaja značilen moder sij. Potisniki delujejo posamično, pogonski sistem pa lahko ustvari do približno 250 milinewtonov sile. To je približno toliko, kolikor znaša teža običajne baterije AA.

Takšna sila na Zemlji ne bi zadostovala niti za opazen premik večjega predmeta, v vesolju pa je zgodba drugačna. Ker skoraj ni upora, lahko majhen, vendar vztrajen potisk skozi dolga obdobja pomembno spremeni hitrost plovila. Električno energijo zagotavljata veliki sončni krili s skupno površino približno 75 kvadratnih metrov. Sonda je ob izstrelitvi oktobra 2023 nosila okoli 1.090 kilogramov ksenona, od katerega je doslej porabila približno tretjino. V prihodnjih mesecih bodo inženirji moč pogona postopoma zmanjševali, saj bo plovilo z oddaljevanjem od Sonca prejemalo vse manj svetlobe.

Dolgotrajno delovanje motorjev je prineslo tudi nepričakovano korist. Inženirji so lahko natančno izmerili izjemno majhen navor, ki nastaja zaradi gibanja ionov v magnetnem polju in lahko vpliva na usmerjenost sonde. Učinek je tako šibek, da ga je v zemeljskih laboratorijih težko izmeriti. Psyche zato že med potovanjem deluje kot nekakšen vesoljski laboratorij, katerega ugotovitve bi lahko pomagale pri zasnovi prihodnjih električnih pogonskih sistemov.

Asteroid Psyche skriva zgodbo iz začetkov Osončja

Cilj odprave je asteroid 16 Psyche, nepravilno oblikovano nebesno telo, ki na najširšem delu meri približno 280 kilometrov. Njegova posebnost ni zgolj velikost, temveč predvsem nenavadna sestava. Dolgo je veljalo prepričanje, da gre za skoraj povsem kovinski asteroid, vendar novejša opazovanja kažejo precej bolj zapleteno sliko. Po podatkih znanstvene ekipe misije Psyche pri UC Berkeley bi kovine lahko predstavljale od 30 do 60 odstotkov njegove prostornine, preostali del pa predvsem kamniti materiali.

Ena od razlag njegovega nastanka sega v čas pred približno 4,5 milijarde let, ko so se iz manjših teles oblikovali prvi planeti. Psyche bi lahko bil ostanek planetesimala, zgodnjega gradnika planetov, ki je med silovitimi trki izgubil velik del zunanjih kamnitih plasti. Za njimi bi v tem primeru ostal kovinsko bogat del njegove notranjosti. Toda znanstveniki dopuščajo tudi možnost, da se je asteroid že prvotno oblikoval iz drugačne mešanice materialov in nikoli ni predstavljal jedra večjega telesa.

Kako raznolika je lahko zgodovina asteroidov, kažejo tudi druga opazovanja. Na DN smo že poročali o nenavadni zgradbi asteroida 44 Nysa, pri katerem raziskovalci preverjajo ugotovitve o treh med seboj povezanih delih in majhni naravni luni. Takšna telesa pričajo o zapletenih procesih trkov in združevanja materiala v zgodnjem Osončju. Pri Psyche pa je osrednja znanstvena uganka drugačna: ali so njegove kovine povezane z notranjostjo nekdanjega planetarnega telesa.

Kaj ima oddaljeni asteroid skupnega z Zemljinim jedrom?

Zemljino jedro se začne približno 2.900 kilometrov pod površjem, zato ga znanstveniki ne morejo neposredno raziskovati z vrtanjem. Njegovo zgradbo in sestavo proučujejo predvsem s pomočjo potresnih valov, meritev magnetnega polja ter laboratorijskih poskusov pri izjemnih tlakih in temperaturah. Prav zato je Psyche tako zanimiv. Če je res ohranil del nekdanjega planetarnega jedra, bi lahko omogočil raziskovanje materiala, ki je bil nekoč skrit globoko v notranjosti drugega telesa.

V mladih kamnitih planetih so se med segrevanjem in taljenjem težje kovine postopoma pomikale proti središču, lažji materiali pa so ostajali bližje površju. Ta proces je pomembno vplival tudi na razvoj Zemlje. Morebitne podobnosti med kovinami na Psyche in materiali, iz katerih nastajajo planetarna jedra, bi znanstvenikom pomagale preveriti sedanje modele nastanka kamnitih planetov. Pri tem je pomembna omejitev: asteroid danes obstaja v povsem drugačnih fizikalnih razmerah kot Zemljino jedro, kjer vladata izjemen tlak in temperatura.

Veliko bi lahko povedale tudi magnetne meritve. Če bi sonda odkrila sledi nekdanjega magnetnega polja, bi to lahko predstavljalo pomemben namig o preteklosti telesa, iz katerega je asteroid nastal. Znanstveniki bodo takšne rezultate morali primerjati s podatki o kemični sestavi, površju in razporeditvi mase. Šele celota meritev bo omogočila zanesljivejšo presojo njegovega izvora.

Prvi odgovori naj bi prišli avgusta 2029

Po načrtih NASA Science bo sonda do asteroida prispela avgusta 2029 in nato približno dve leti krožila okoli njega. Z večspektralnimi kamerami bo kartirala površje, magnetometer bo preverjal morebitne magnetne lastnosti, spektrometer gama žarkov in nevtronov pa bo pomagal raziskati kemično sestavo. Podatki o gravitaciji bodo omogočili tudi sklepanje o tem, kako je masa razporejena v notranjosti nebesnega telesa.

Raziskovalce zanimajo še velike udarne kotanje, razlike v sestavi posameznih območij in morebitne sledi davnih trkov. Doslej so lahko asteroid proučevali predvsem s teleskopi in radarskimi opazovanji z Zemlje, zato njegova dejanska podoba ostaja neznanka. Podrobni posnetki iz orbite bodo prvič pokazali, kakšno je njegovo površje in kako se ujemajo sedanje domneve z neposrednimi meritvami.

Psyche bo prva vesoljska sonda, ki bo od blizu raziskovala tako kovinsko bogat asteroid. Če se bo izkazalo, da gre za ostanek starodavnega planetarnega jedra, bodo znanstveniki dobili redko priložnost za proučevanje materiala iz obdobja nastajanja planetov. Če bo njegova zgodovina drugačna, bo odkritje prav tako pomembno, saj bo pokazalo, da so nekatera telesa v zgodnjem Osončju nastajala na načine, ki jih še ne razumemo dovolj dobro. Do takrat sondo čaka skoraj triletno potovanje, med katerim bodo njeni električni motorji večino časa ustvarjali komaj zaznaven, a vztrajen potisk. Prav ta tehnologija jo bo pripeljala do sveta, kjer se morda skrivajo odgovori na vprašanja, ki jih raziskovanje Zemljine notranjosti samo ne more razrešiti.