Se muestra un prototipo de espectrómetro de rayos gamma diseñado y construido por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) con un meteorito, parte de un asteroide que cayó a la Tierra en 1922. Los científicos del laboratorio están haciendo mediciones de prueba en el meteorito, en gran parte de hierro y níquel, porque está compuesto de material similar al que se espera encontrar en un asteroide conocido como 16 Psyche ubicado en el cinturón de asteroides. entre Marte y Júpiter. Los científicos de LLNL están trabajando con el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins para construir un espectrómetro de rayos gamma para una misión Discovery de la NASA en 2022 a Psyche. El meteorito que fue descubierto en Odessa, Texas, es de la colección de meteoritos de la Universidad de Nuevo México. Crédito:Carrie Martin
En unos años, un instrumento diseñado y construido por los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) volará cientos de millones de millas a través del espacio para explorar un raro, asteroide principalmente de metal.
El espectrómetro de rayos gamma de Livermore se construirá en colaboración con investigadores del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins para la primera visita a Psyche. el asteroide metálico más grande del sistema solar.
"Es científicamente interesante porque se cree que es un núcleo planetario, un remanente de una colisión durante las primeras etapas del desarrollo del sistema solar, "dijo el físico de LLNL Morgan Burks, que dirige el equipo del laboratorio.
"Creemos que la exploración del asteroide Psyche podría aumentar nuestra comprensión de los núcleos ocultos de la Tierra, Marte, Mercurio y Venus, "Dijo Burks.
El investigador principal de la misión Psyche, Lindy Elkins-Tanton de la Universidad Estatal de Arizona, ha señalado que la exploración de Psyche permitirá a los científicos "visitar literalmente un núcleo planetario, la única forma en que la humanidad puede hacerlo". La misión Discovery de la NASA a Psyche está dirigida por la Universidad Estatal de Arizona (ASU).
Dado que la composición metálica en gran parte de hierro y níquel de Psyche se asemeja al núcleo de la Tierra, el estudio del asteroide podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo las capas de un planeta, como costras y núcleos, separar.
Los asteroides son cuerpos espaciales rocosos que orbitan alrededor del sol y varían en tamaño desde pequeñas partículas de polvo hasta más de 600 millas de diámetro.
Llamado así por la diosa griega del alma, el asteroide Psyche, como la mayoría de los asteroides, reside en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter. Este cinturón de asteroides alberga más de 1 millón de otros asteroides de más de media milla de diámetro. junto con muchos más pequeños, según estimaciones de la NASA.
El propósito del espectrómetro de rayos gamma del laboratorio en la misión será determinar la composición elemental de la superficie de Psyche. Aunque el asteroide está compuesto principalmente de hierro y níquel, otros elementos de interés incluyen el silicio, potasio, azufre, aluminio, calcio, torio y uranio.
"La superficie de Psyche libera una gran cantidad de rayos gamma que son inducidos por el bombardeo de rayos cósmicos, "Dijo Burks." Al medir la energía de los rayos gamma con alta resolución, es posible determinar la composición de la superficie del planeta. Cada elemento emite una firma de rayos gamma única ".
Los científicos del laboratorio trabajarán con colaboradores del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (JHAPL) y juntos el equipo integrará el espectrómetro de rayos gamma con un espectrómetro de neutrones para el vuelo espacial.
El nuevo espectrómetro de rayos gamma (GRS), apodado el GeMini-Plus, será el segundo GRS diseñado y construido por LLNL para la exploración espacial en los últimos 13 años.
En 2004, el Mercury MESSENGER (abreviatura de MErcury Surface, Medio ambiente espacial, GEochemistry and Ranging) se lanzó al espacio con un conjunto de siete instrumentos, incluido un GRS desarrollado por LLNL.
Los científicos de LLNL realizan trabajos de ensamblaje en un prototipo de espectrómetro de rayos gamma que se está sometiendo a pruebas como parte de un esfuerzo por diseñar y construir un instrumento para volar a bordo de una misión de la NASA al asteroide 16 Psyche. Crédito:Carrie Martin
El Mercury MESSENGER GRS y otros instrumentos viajaron a través del entorno hostil del espacio hasta el planeta más interno del sistema solar durante aproximadamente 6 años y medio y más de 4.800 millones de millas.
Una vez ahí, la nave espacial tomó medidas durante unos cuatro años durante más de 4, 000 órbitas en los alrededores de la parrilla, donde el sol es 11 veces más brillante que en la Tierra y la temperatura puede alcanzar los 400 grados Celsius (752 grados Fahrenheit).
Para garantizar que el espectrómetro de germanio funcione correctamente, Los investigadores del laboratorio idearon un diseño de enfriamiento térmico y mecánico que permitió que el cristal viviera a -200 grados Celsius (-330 grados Fahrenheit), mientras rechaza el 98 por ciento del calor infrarrojo y la energía de Mercurio.
"La misión GeMini-Plus for the Psyche se beneficia de años de investigación y desarrollo del proyecto Mercury MESSENGER y otros instrumentos Lab GRS. En efecto, estamos aprovechando la I + D que logramos durante la preparación y el vuelo de MESSENGER, "Dijo Burks.
El nuevo GeMini-Plus será la cuarta generación de alta pureza, espectrómetros de rayos gamma basados en germanio - siguiendo el Cryo-3, el Mercury MESSENGER GRS y el GeMini original. Este último instrumento ha sido comercializado por ORTEC, con sede en Tennessee, una subsidiaria de AMETEK.
Aproximadamente del tamaño de una barra de pan, LLNL construirá el nuevo GeMini-Plus durante los próximos tres años. Será comparable en tamaño y potencia a MESSENGER GRS.
Burks encabeza un pequeño equipo de investigadores de laboratorio, incluyendo a Lena Heffern, un graduado de la Universidad Estatal de California, Chico, que actualmente está construyendo y probando el prototipo del instrumento GeMini-Plus. El desarrollo del instrumento está programado para comenzar este otoño.
La nave espacial del tamaño de un autobús lanzadera que viajará a Psyche será construida por Space Systems Loral desde el Área de la Bahía. Se espera que se lance en 2022 desde el Centro Espacial Kennedy en Florida y llegue al asteroide en 2026. GeMini-Plus operará durante aproximadamente un año.
El instrumento Livermore es uno de los tres instrumentos científicos clave para la misión Psyche, con ASU construyendo un generador de imágenes multiespectral y UCLA entregando un magnetómetro para medir el campo magnético del asteroide. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA con sede en Pasadena es responsable del diseño de la misión, operaciones y planificación científica.
Durante mucho tiempo ha existido una sinergia para algunos instrumentos científicos, como espectrómetros de rayos gamma, para aplicaciones en la exploración del espacio ultraterrestre y en la Tierra para aplicaciones de seguridad nacional, como para detectar materiales nucleares.
"Las tecnologías que estamos desarrollando tienen una amplia gama de aplicaciones en la Tierra y en el espacio, "Dijo Burks." Lo que desarrollamos para la investigación básica también nos permite hacer importantes aplicaciones de seguridad nacional. Sucesivamente, los avances en seguridad nacional que logramos nos ayudan a avanzar en nuestra investigación básica ".
Oficialmente conocido como 16 Psyche (el número indica el orden en el que fue descubierto), el asteroide fue encontrado por primera vez en 1852 por un astrónomo italiano. Unas 130 millas (o 210 kilómetros) de diámetro, es uno de los 10 asteroides más masivos del cinturón de asteroides.
La visita de Psyche es una de las dos misiones de asteroides que la NASA anunció en enero que sería financiada a través de su Programa Discovery. Bajo la segunda misión, otra nave espacial robótica, apodada Lucy, explorará seis asteroides troyanos de Júpiter que son fósiles de la formación de planetas y podrían proporcionar pistas importantes sobre la historia más temprana del sistema solar.
