Es ist offiziell. Ein von Forschern des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) entwickeltes und gebautes Instrument ist der Gammastrahlensensor mit der höchsten Auflösung, der jemals im Weltraum eingesetzt wurde.
Der Livermore-Gammastrahlensensor aus hochreinem Germanium (HPGe) ist ein wesentlicher Bestandteil eines größeren Gammastrahlenspektrometers (GRS), das in Zusammenarbeit mit Forschern des Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (JHAPL) in Laurel, Maryland, gebaut wurde.
Das GRS ist Teil einer Reihe von Instrumenten, die am 13. Oktober vom Kennedy Space Center an Bord einer Falcon Heavy-Rakete von SpaceX gestartet wurden, um Psyche, den größten metallischen Asteroiden im Sonnensystem, erstmals zu besuchen.
Bei einem Test nach dem Start wurde festgestellt, dass der Gammastrahlensensor des LLNL eine Auflösung von 2,1 Kiloelektronenvolt aufwies, was etwa zweieinhalb Mal besser ist als die Auflösung des Gammastrahlensensors des LLNL mit 5 Kiloelektronenvolt, den es für eine Mission zum Merkur im Jahr 2004 gebaut hatte.
„Der Gammastrahlensensor mit höherer Auflösung führt zu einer viel besseren Empfindlichkeit und einer viel besseren Fähigkeit, Elemente auf der Oberfläche von Psyche zu identifizieren“, sagte der LLNL-Physiker Morgan Burks, der das Laborteam leitet, das den Sensor entwickelt hat.
„Wir waren sehr begeistert, unsere hohe Auflösung im Labor zu erreichen, aber die wahre Leistung bestand darin, diese Auflösung während des Starts und der Strapazen des Weltraumflugs aufrechtzuerhalten.“
Die Raumsonde Psyche befindet sich derzeit im achten Monat einer knapp 3,2 Milliarden Kilometer langen, fast sechs Jahre dauernden Reise durchs All zur Erkundung des seltenen, größtenteils aus Metall bestehenden Asteroiden. Sie bewegt sich mit 17,7 Kilometern pro Sekunde oder rund 65.000 Kilometern pro Stunde. Bislang hat die Raumsonde rund 394 Millionen Kilometer von der Erde entfernt zurückgelegt.
„Psyche ist wissenschaftlich interessant, weil man annimmt, dass es sich um einen Planetenkern handelt, ein Überbleibsel einer Kollision in den frühen Entwicklungsstadien des Sonnensystems“, sagte Burks. „Wir glauben, dass die Erforschung des Asteroiden Psyche unser Verständnis der verborgenen Kerne von Erde, Mars, Merkur und Venus erweitern könnte.“
Die Psyche-Mission wird von der Arizona State University (ASU) geleitet. Lindy Elkins-Tanton, die leitende Forscherin der Psyche-Mission von der ASU, sagte, dass die Erforschung von Psyche es den Wissenschaftlern ermöglichen wird, „im wahrsten Sinne des Wortes einen Planetenkern zu besuchen – die einzige Möglichkeit, die der Menschheit je geboten wird“.
Die Wissenschaftler des Labors arbeiteten mit Mitarbeitern des JHAPL zusammen, um den HPGe-Gammastrahlensensor des Labors in das GRS zu integrieren und ihn mit zusätzlichen Komponenten für die Raumfahrtmission zu integrieren.
Das LLNL-Instrument ist der zweite HPGe-Gammastrahlensensor, der in den letzten 20 Jahren von LLNL für die Weltraumforschung entwickelt und gebaut wurde. Zwei weitere derartige Sensoren werden derzeit von LLNL-Forschern für zukünftige Weltraumforschungsmissionen entwickelt und gebaut.
„In Zusammenarbeit mit Johns Hopkins APL sind wir zu den weltweit führenden Experten für Gammastrahlenspektroskopie in der Planetenforschung geworden“, sagte Burks. „Wir tragen dazu bei, eine neue Ära der Kernspektroskopie für Weltraumanwendungen einzuläuten.“
Im Jahr 2004 wurde die Raumsonde MESSENGER (kurz für MErcury, Surface Space Environment, Geochemistry and Ranging) der NASA, die ebenfalls an der Johns Hopkins APL gebaut und betrieben wird, mit einer Reihe von sieben Instrumenten, darunter einem vom LLNL entwickelten HPGe-Gammastrahlensensor, in Richtung Merkur gestartet.
„Wir haben bei unserer Mission zum Merkur viel gelernt. Basierend auf dem, was wir gelernt haben, konnten wir mehrere elektrische und mechanische Verbesserungen vornehmen, um die Auflösung des Instruments zu verbessern“, sagte Burks.
„Es besteht eine starke Synergie zwischen den Gammastrahlensensoren, die wir für Weltraumanwendungen bauen, und denen, die wir für terrestrische Anwendungen bauen. Wir erwarten, dass diese Arbeit zu einer neuen Generation von Instrumenten führt, die auf der Erde für Anwendungen der inneren Sicherheit eingesetzt werden können.“
Der Psyche-Gammastrahlensensor ist nach dem Cryo-3, dem MESSENGER und dem GeMini die vierte Generation hochreiner, auf Germanium basierender Gammastrahlensensoren.