Stellen Sie einen Abstand von 6,5 Fuß (2 Meter) auf Die Psyche-Raumsonde der NASA Auf dem Höhepunkt eines Booms erwachte das Gammastrahlenspektrometer (GRS) der Mission am 6. November zum ersten Mal seit dem Start Mitte Oktober zum Leben. Das GRS ist eine Hälfte des Gammastrahlen- und Neutronenspektrometers (GRNS) der Psyche-Mission.
Eine Untergruppe des GRS-Instrumententeams, bestehend aus John Goldsten, Patrick Peplowski, Morgan Burks und David Lawrence, beobachtete voller Ehrfurcht im Missionsbetriebszentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Kalifornien, wie alle fünf Sekunden „wunderschöne Daten“ aus dem Weltraum strömten Raumfahrzeug.
Die Daten wurden im Rahmen einer hochorchestrierten Reihe von Aktivitäten gesammelt, die in den letzten drei Jahren sorgfältig geplant und geprobt wurden. „Unsere Inbetriebnahmeaktivitäten haben unsere Erwartungen übertroffen, und dieser Erfolg legt den Grundstein für zukünftige Operationen während der Kreuzfahrt und am Asteroiden Psyche“, sagte Peplowski, der Psyche-GRNS-Instrumentenwissenschaftler vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland. Peplowski leitete die Entwicklung der GRS-Inbetriebnahmeaktivitäten in enger Zusammenarbeit mit dem Psyche-Wissenschaftsbetriebsteam am JPL.
Für das ungeübte Auge bedeutet die Ansammlung verschnörkelter Linien praktisch nichts, aber für das multiinstitutionelle Team von Physikern, die neun Jahre lang das Instrument entwickelt haben, sind diese Linien ein Vorbote aufregender Dinge, die noch kommen – sowohl für Psyche als auch für zukünftige NASA-Missionen.
„[The data] zeigen uns, dass wir über ein wirklich leistungsstarkes Instrument verfügen und es uns ermöglichen werden, die Berechnungen darüber zu verfeinern, wie empfindlich wir sein werden, wenn wir nach Psyche gelangen“, sagte Lawrence, Leiter der Psyche-GRS-Untersuchung von APL.
Gebaut von APL in Zusammenarbeit mit dem Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) und mit erheblichen Beiträgen des Lockheed Martin Advanced Technology Center (ATC). Psyches GRS wird eine wichtige Rolle beim Ziel der Mission spielen, festzustellen, ob Psyche – ein Asteroid mit einer Breite von 150 Meilen (240 Kilometer) – das Fragment eines frühen Planetesimals oder ein Baustein eines Planeten ist.
Der Höhepunkt der Auftragsmessungen und der Schlüssel zur Bestimmung der Zusammensetzung von Psyche sind die Gammastrahlenspektren des GRS. Wie chemische Fingerabdrücke offenbaren Gammastrahlen, die durch die Wechselwirkung kosmischer Teilchen mit einer Planetenoberfläche freigesetzt werden, die elementare Zusammensetzung dieses Objekts. Folglich können Gammastrahlen die nötigen chemischen Hinweise liefern, um zu bestätigen, dass der Asteroid Psyche tatsächlich der metallische Überrest eines Planetenkerns aus dem frühen Sonnensystem ist.
Das Psyche GRS-Team hat Gammastrahleninstrumente für zahlreiche Weltraummissionen gebaut, darunter auch für die der NASA Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR)-Missiondas die ersten Orbital- und Landemessungen eines Asteroiden durchführte, und die der NASA MESSENGER-Mission zu Mercury, beide angeführt von APL.
Das GRS von Psyche integriert die Erkenntnisse aus diesen Instrumenten, um den Stand der Technik für planetare Gammastrahleninstrumente voranzutreiben. Es verwendet einen neuartigen Kryokühler, der von Lockheed Martin entwickelt wurde, um das „Herz“ des Instruments aus reinem Germaniumkristall auf kühle -292 °F (-180 °C) abzukühlen. „Diese Änderung sollte es dem Instrument ermöglichen, deutlich länger zu halten als seine Vorgänger“, sagte Lawrence.
„Es ist das Gammastrahlenspektrometer mit der höchsten Auflösung, das jemals im Weltraum geflogen ist“, sagte Burks, ein Physiker am LLNL, der beim Entwurf und Bau des Gammastrahlensensors im Herzen des Psyche GRS mitgewirkt hat. „Die zurückgegebenen Daten deuten bereits darauf hin, dass es eine mehr als doppelt so hohe Auflösung wie unser vorheriges MESSENGER-Instrument haben wird, was zeigt, dass es eine beispiellose Empfindlichkeit für die Messung der elementaren Zusammensetzung von Psyche haben wird.“
Diese vielversprechenden Anzeichen verheißen nicht nur Gutes für die Zukunft, wenn Psyche im Jahr 2029 sein Ziel erreicht, sondern auch für die kommenden Jahrzehnte der Weltraumforschung. Zwei bevorstehende Missionen werden ähnliche von der APL entwickelte GRS-Instrumente beherbergen, darunter das MEGANE-Instrument auf der Martian Moons eXploration-Mission der Japan Aerospace Exploration Agency und der von der NASA geleiteten APL Libellenmission zum größten Saturnmond Titan. Der Mapping Imaging Spectrometer für Europa (MISE) Das Instrument der NASA-Mission Europa Clipper verwendet den gleichen Kryokühlertyp wie die Psyche-Mission.
Nach einem zweiwöchigen Prozess zum Testen der Leistung des Instruments schaltete das Team am 27. November den Gammastrahlensensor aus. Andere Teile des GRS, darunter ein Sensor, der Neutronen und Protonen misst, bleiben eingeschaltet. Das Team soll Mitte Dezember die andere Hälfte des GRNS – das Neutronenspektrometer – einschalten. „Sobald das Neutronenspektrometer in Betrieb genommen ist, werden wir während unserer etwa 5,5 Jahre dauernden Reise von der Erde zu unserem Ziel im Asteroidengürtel damit beginnen, wertvolle Messungen der Weltraumumgebung zu sammeln“, bemerkte Peplowski.