En 2021 et 2023, la NASA lancera deux sondes spatiales appelées Lucy et Psyche. Lucy visitera des astéroïdes troyens, tandis que Psyché volera vers un astéroïde solitaire de métal pur.
La NASA développe actuellement deux sondes spatiales - Lucy et Psyche - dont la mission est de nous informer sur la naissance du système solaire, visitant un total de huit astéroïdes en orbite autour de Jupiter de 2025 à 2033.
Les noms des sondes n'ont pas été choisis par hasard: "Lucy" est le nom donné aux restes de notre très lointain ancêtre vieux de 3,2 millions d'années, et il est très approprié, explique le responsable du projet "Lucy" Harold Levison:
"Ces petits astéroïdes sont en fait des restes de la formation planétaire, c'est pourquoi nous avons nommé notre sonde Lucy d'après l'un de nos ancêtres humains."
La sonde spatiale "Psyché" tire son nom différemment - en l'honneur de cet astéroïde solitaire, composé presque exclusivement de métal, vers lequel il volera.
Royaume de Jupiter
Jupiter est la plus grande planète du système solaire avec une gravité énorme correspondant à sa taille. Et avec l'aide de ce pouvoir, Jupiter contrôle les astéroïdes sur plusieurs kilomètres autour de lui.
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Sur la même orbite que Jupiter, à seulement 60 degrés devant et 60 degrés après la planète, il y a de nombreux astéroïdes capturés par Jupiter, qui se sont accumulés dans les points de Lagrange dits L4 et L5 (lire les points de Lagrange à la fin de l'article).
Ils ont été nommés "astéroïdes de Troie" en l'honneur de la guerre de Troie. Les astéroïdes au point L4 de Lagrange portent le nom des héros grecs, et ceux du point L5 portent le nom des héros de Troie. Au total, les deux groupes contiennent jusqu'à un million d'astéroïdes, dont la magnitude dépasse un kilomètre carré.
Lucy sera la première sonde spatiale au monde à visiter des astéroïdes troyens, et cette visite, espèrent les scientifiques, permettra de mieux comprendre la formation du système solaire. Parce que, bien que les astéroïdes appartiennent au royaume de Jupiter, ils sont remarquablement différents de leur environnement et les uns des autres. Cela signifie qu'ils se sont très probablement formés à divers endroits du système solaire.
Lorsque le système solaire était très jeune, les planètes n'avaient pas encore leurs orbites modernes, elles se déplaçaient simplement «au hasard». Lorsque de grandes planètes lourdes comme Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont passées, elles ont causé un chaos total parmi les millions de petits et grands astéroïdes qui se trouvaient également dans le système solaire.
Beaucoup de ces astéroïdes ont généralement été jetés hors du système solaire, et certains d'entre eux ont été capturés par le puissant Jupiter, et ce sont eux qui sont maintenant appelés les astéroïdes troyens.
L'histoire du système solaire
Harold Levison de Project Lucy l'a exprimé ainsi: «L'une des caractéristiques frappantes des astéroïdes troyens est qu'ils sont très différents. Quand nous les regardons à travers un télescope d'ici sur Terre, nous voyons qu'ils ont des couleurs et des spectres très différents. Et par conséquent, nous pensons qu'ils nous diront quelque chose sur l'origine et le développement du système solaire. Nous pensons que la diversité est due au fait que des astéroïdes se sont formés à différents endroits du système solaire avec des caractéristiques physiques différentes. Mais au cours de l'évolution du système, ils ont voyagé partout jusqu'à ce qu'ils terminent leur voyage en orbite autour de Jupiter."
Long voyage "Lucy"
Croyez-le ou non, la sonde spatiale Lucy visitera également des héros grecs en L4, puis des héros troyens en L5. C'est une grande réussite, car L4 et L5 sont situés à une distance d'un milliard de kilomètres l'un de l'autre, chaque groupe de son côté de Jupiter, pour ainsi dire.
La sonde spatiale sera lancée en 2021 et en route vers L4 en avril 2025, elle survolera un petit astéroïde, de seulement quatre kilomètres de taille, avec le nom approprié 52246 Donaldjuhansson, qui a été baptisé en l'honneur de l'archéologue qui a trouvé les restes de l'hominidé Lucy en Ethiopie en 1974. Il semble que la trajectoire du vol a soudain très bien coïncidé avec le nom de la sonde - mais ici j'ai une question, est-ce que la même équipe engagée dans le projet Lucy a donné le nom au petit astéroïde?
Une partie du problème est que Lucy survolera les astéroïdes à une vitesse de plus de 20 000 km / h. Par conséquent, il n'y aura que très peu de temps pour inspecter chaque astéroïde individuel.
La raison en est qu'il n'y a aucun moyen de donner à Lucy autant de carburant que la sonde aurait besoin pour ralentir et voler. La sonde spatiale pèse 1 435 kg et la majeure partie de ce poids est constituée d'instruments, d'émetteurs radio et de panneaux solaires.
En 2027, Lucy atteindra la L4, où elle tournera autour de quatre astéroïdes très différents l'année prochaine. La sonde spatiale quittera alors L4 et continuera sur une courbe puissante à travers le système solaire du point L4 au point L5. Il n'est pas du tout étrange que ce voyage durera environ cinq ans, et en mars 2033, la sonde sera à proximité de deux astéroïdes de 100 kilomètres carrés, en orbite autour l'un de l'autre.
De tels astéroïdes binaires sont rarement trouvés dans le système solaire interne, en règle générale, ils sont situés dans la ceinture de Kuiper, au-delà de l'orbite de Neptune - donc ici, Lucy peut avoir l'occasion de regarder des astéroïdes que nous serions autrement très loin. avoir.
Psyché - un astéroïde en métal
Le voyage vers l'astéroïde Psyché a un but différent. Ce corps cosmique, d'une bonne taille de 250 kilomètres carrés, est situé dans la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, il tourne sur une orbite légèrement allongée à une distance de 2,5 à 3,3 unités astronomiques (UA) du Soleil, sur lequel l'astéroïde orbite en cinq ans …
Cela semble incroyable, mais Psyché est le seul astéroïde connu qui est supposément fait de métal pur. Il existe une version selon laquelle Psyché a commencé son existence en tant que noyau d'une petite planète, qui mesurait au moins 500 km de diamètre, et peut-être presque aussi grande que Mars.
Lorsque le système solaire était encore tout à fait un «enfant», il y avait de nombreuses collisions entre les planètes et les astéroïdes, et il y a une théorie selon laquelle la planète, dont Psyché faisait partie, après une ou plusieurs grandes collisions, a perdu sa coquille rocheuse, de sorte que seul le noyau est resté.
Le seul problème avec cette théorie par ailleurs remarquable est que les restes de la coquille auraient dû être préservés presque sur la même orbite que Psyché elle-même, ressemblant à des astéroïdes rocheux ordinaires. Mais rien de ce genre n'a été trouvé.
Eau de surface et noyau de métal fondu
Dans tous les cas, Psyché est pour nous une occasion unique de voir à quoi ressemble le noyau métallique de la planète. Nous savons que la Terre a un noyau de métal liquide qui crée un champ magnétique, mais il n'y a aucun moyen d'y descendre. Mais nous pouvons envoyer une sonde spatiale sur un voyage de 300 millions de kilomètres.
La sonde spatiale Psyché sera lancée en 2023 et atteindra son objectif dans cinq ans. La sonde sera guidée par un entraînement ionique, ce qui lui permettra d'entrer en orbite autour de l'astéroïde Psyché et de l'étudier de 2028 à 2030.
Ce sera une expérience exceptionnelle, car nous n'avons jamais vu de planète en métal pur auparavant. À quoi ressemble un cratère d'impact? Les gouttes de métal fondu, dispersées lors de l'impact, auront-elles le temps de se solidifier à nouveau avant de retomber?
Il était surprenant de trouver des traces d'eau à la surface, mais cela peut être dû à des collisions avec de petits astéroïdes contenant de la glace.
Mais la question la plus importante, bien sûr, est liée au magnétisme. Aujourd'hui, on suppose que le champ magnétique est né de la rotation de noyaux métalliques à l'intérieur de planètes suffisamment grandes pour faire fondre au moins une partie du noyau métallique.
La psyché avec un degré élevé de probabilité est restée d'une planète plutôt petite, qui était peu susceptible d'avoir une taille suffisante pour un noyau liquide. Par conséquent, il est très intéressant de savoir si elle a encore des traces d'un champ magnétique de l'époque où elle était encore le centre de la planète, ou, comme l'a dit l'expert dans ce domaine Lindy Elkins-Tanton: «Est-ce que Psyché se révélera être un petit aimant de réfrigérateur au milieu de l'espace?"
Points de Lagrange
Comme toutes les planètes du système solaire, Jupiter a cinq soi-disant points de Lagrange. Ce sont les endroits où le petit corps suivra la planète de telle manière qu'à partir de la planète, il apparaîtra immobile.
Les astéroïdes que Lucy visitera sont situés aux points L4 et L5, 60 degrés avant et 60 degrés après Jupiter, mais sur la même orbite que la planète elle-même.
Se déplacer à la même vitesse que la planète
Une idée fausse courante est que les forces qui affectent un petit corps s'équilibrent aux points de Lagrange.
Ce n'est pas vrai. À chacun des cinq points, un petit corps est soumis à la gravité à la fois de la planète (ici - Jupiter) et du soleil.
Ces cinq points diffèrent en ce que la somme de ces forces en eux est juste telle qu'un petit corps commence à tourner autour du soleil à la même vitesse que la planète et le suit donc.
Cependant, cela ne fonctionne que lorsque le corps est si petit que sa propre force gravitationnelle peut être négligée - et cette condition est parfaitement remplie par les astéroïdes.
Points stables L4 et L5
L1, L2 et L3 sont des points instables, un petit corps peut en sauter assez rapidement. Cependant, il est tout à fait possible d'y revenir si vous utilisez un peu de carburant.
L4 et L5 sont stables, ce qui signifie que si un petit corps n'atteint pas assez précisément l'un des deux points, il peut alors tourner autour du point.
C'est pourquoi L4 et L5 dans le système Soleil-Jupiter sont si grands qu'ils peuvent accueillir plus d'un million d'astéroïdes. Les astéroïdes ne sont pas situés aux points eux-mêmes, mais sur des orbites autour d'eux.
