| Lucy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Künstlerische Darstellung der an einem Jupiter-Trojaner vorbeifliegenden Raumsonde Lucy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Missionsziel | Erforschung mehrerer Jupiter-Trojaner | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Betreiber | NASA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Trägerrakete | Atlas V (401) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Startmasse | 1550 kg | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Instrumente | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| L’TES, L’LORRI, L’Ralph LEISA, L’Ralph MVIC | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verlauf der Mission | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Startdatum | 16. Oktober 2021, 09:34 UTC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Startrampe | Cape Canaveral SFS, SLC-41 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Logo der Mission | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lucy ist eine US-amerikanische Raumsonde, die sechs Asteroiden aus der Gruppe der Jupiter-Trojaner erforschen soll. Die Sonde wurde am 16. Oktober 2021 gestartet. Am 1. November 2023 flog sie am Hauptgürtelasteroiden Dinkinesh vorbei. Das nächste Ziel ist der Asteroid Donaldjohanson, der im April 2025 erreicht werden soll.
Name Bearbeiten
Der Name der Mission bezieht sich auf das Fossil Lucy, ein 3,2 Millionen Jahre altes Teilskelett eines weiblichen Individuums des Hominiden Australopithecus afarensis. Analog dazu können die Jupiter-Trojaner als Fossilien der Planetenentstehung angesehen werden, da sie aus der Frühgeschichte des Sonnensystems datieren, als Planeten und andere Himmelskörper geformt wurden. Das Australopithecus-Fossil selbst wurde nach dem Beatles-Song Lucy in the Sky with Diamonds benannt.
Missionsziel und -vorbereitung Bearbeiten
Am 4. Januar 2017 wurde Lucy neben der Raumsonde Psyche als Mission des Discovery-Programms der US-amerikanischen Raumfahrtagentur NASA ausgewählt. Ziel der Mission ist die Erforschung von Asteroiden, einer aus dem Hauptgürtel, sechs aus der Gruppe der Jupiter-Trojaner, zwei davon haben bekannte Asteroidenmonde. Jupiter-Trojaner sind Asteroiden, die Jupiter in der Umlaufbahn um die Sonne vorauseilen oder nachfolgen. Die Erkundung der Jupiter-Trojaner war eines der Ziele mit hoher Dringlichkeit des Planetary Science Decadal Survey 2013–2022.
Harold F. Levison vom Southwest Research Institute in Boulder (Colorado) ist leitender Wissenschaftler (Principal Investigator) der Mission, Catherine Olkin ist die Stellvertreterin (Deputy Principal Investigator). Das Goddard Space Flight Center der NASA übernahm die technische Projektleitung. Für die Sonde wurden knapp 990 Millionen US-Dollar bereitgestellt, davon 560 Mio. für Entwicklung und Bau, 149 Mio. für den Raketenstart und 280 Mio. für die geplanten zwölf Jahre der Primärmission.
Nach einer Ausschreibung erhielt die United Launch Alliance (ULA) im Januar 2019 den Zuschlag für den Start mit einer Atlas-V-Rakete zum Preis von 149 Mio. SpaceX als unterlegener Bieter legte dagegen eine formale Beschwerde ein, da man ein weit günstigeres Angebot „bei außerordentlich hoher Wahrscheinlichkeit für einen Missionserfolg“ abgegeben habe. Am 4. April 2019 zog SpaceX die Beschwerde zurück.
Missionsverlauf Bearbeiten
- Am 16. Oktober 2021 startete Lucy vom Startkomplex 41 der Cape Canaveral Space Force Station auf einer Atlas-V-Rakete.
- Am 19. Oktober 2021 wurde bekannt, dass ein Sonnenkollektor nicht komplett ausklappte. Es sei wahrscheinlich, dass das Kabel, das für das Auffalten des Kollektors eingerollt wird, ungenügend gespannt war. Der Kollektor habe sich statt der vollen 360 nur zu 347 Grad entfaltet. Der Missionserfolg sei nicht gefährdet, da mit über 90 Prozent der geplanten Leistung genügend Energie für die Experimente zur Verfügung stünden.
- 18. November 2021: Alle Instrumente wurden getestet und arbeiteten wie geplant. Sie wurden anschließend in Ruhezustand versetzt.
- Zwischen Mai und Juni 2022 konnte der problembehaftete Sonnenkollektor bei mehreren Versuchen unter zeitgleicher Nutzung des Haupt- und Reservemotors etwas weiter – auf etwa 353 bis 357 Grad – entfaltet werden.
- 22. Oktober 2022: Gravity Assist an der Erde. Lucy nutzte die Gelegenheit, um die Instrumente zu kalibrieren und machte Aufnahmen von Erde und Mond.
- 1. November 2023: Vorbeiflug an Dinkinesh. Der Vorbeiflug wurde als Generalprobe für die Beobachtungsfolge und die dafür erforderlichen Abläufe genutzt. Es konnte dabei ein bereits vermuteter Begleiter des Asteroiden bestätigt werden.
Für den 13. Dezember 2024 ist ein weiteres Fly-by-Manöver an der Erde geplant. Im April 2025 soll die Sonde am Hauptgürtelasteroiden (52246) Donaldjohanson vorbeifliegen, der nach dem Entdecker des Lucy-Hominiden-Fossils Donald Johanson benannt ist. Anschließend wird die Sonde im Jahr 2027 die L4-Trojaner – das griechische Lager – erreichen, die dem Jupiter etwa 60° vorauseilen. Dabei soll sie fünf Trojaner passieren, nämlich (3548) Eurybates und dessen Satelliten Queta, (15094) Polymele und dessen Satelliten, (11351) Leucus und (21900) Orus. Danach soll Lucy ein weiteres Fly-by-Manöver an der Erde durchführen, um die L5-Trojaneransammlung – das trojanische Lager – die dem Jupiter etwa 60° zurückhängt, zu erreichen. Dort soll sie den Doppelasteroiden und Jupiter-Trojaner (617) Patroclus-Menoetius passieren.
Nach diesen Vorbeiflügen wird die Sonde voraussichtlich im Abstand von etwa sechs Jahren zwischen den beiden Lagern pendeln.
Zielobjekte Bearbeiten
Ziele mit ihren Vorbeiflugdaten:
- 1. November 2023: (152830) Dinkinesh, 700 m Durchmesser, Asteroid vom S- oder V-Typ im inneren Hauptgürtel; Annäherung auf 450 km
- 20. April 2025: (52246) Donaldjohanson, 4 km Durchmesser, Asteroid vom C-Typ im inneren Hauptgürtel, Mitglied der etwa 130 Millionen Jahre alten Erigone-Familie; Annäherung auf 922 km
- 12. August 2027: (3548) Eurybates, 64 km Durchmesser, Jupiter-Trojaner vom C-Typ im griechischen Lager am L4-Lagrangepunkt, größtes Mitglied der ersten bekannten Kollisionsfamilie von Jupiter-Trojanern; besitzt den ca. 1 km großen Satelliten Queta; Annäherung auf ca. 1000 km
- 15. September 2027: (15094) Polymele, 21 km Durchmesser, Jupiter-Trojaner vom P-Typ am L4, vermutlich Kollisionsfragment; besitzt den ca. 5 km großen Satelliten S/2022 (15094) 1; größte Annäherung auf ca. 415 km
- 18. April 2028: (11351) Leucus, 34 km Durchmesser, Jupiter-Trojaner vom D-Typ, langsam rotierend, am L4; Annäherung auf ca. 1000 km
- 11. November 2028: (21900) Orus, 51 km Durchmesser, Jupiter-Trojaner vom C-Typ am L4; Annäherung auf ca. 1000 km
- 2. März 2033: (617) Patroclus, Doppelasteroid vom P-Typ. Der größere, Patroclus, hat einen Durchmesser von 113 km, der kleinere Menoetius hat einen Durchmesser von 104 km. Sie haben etwa 680 km Abstand und liegen im trojanischen Lager am L5. Annäherung auf ca. 1000 km.
Raumfahrzeug Bearbeiten
Technische Daten:
- Breite: 15,82 m
- Höhe: 7,28 m (3,95 m in der Start-Konfiguration)
- Tiefe: 2,00 m
- Durchmesser der Solarpanele: 7,3 m
- Trockenmasse: 771 kg
- Startmasse betankt: 1500 kg
- Elektrische Leistung: 504 W bei Begegnung mit dem sonnenfernsten Objekt.
Instrumente Bearbeiten
Die Instrumente basieren auf Vorgängermodellen, die bereits seit langem im Einsatz sind, wurden aber weiter verbessert. Alle Instrumente außer dem Radioschwerkraftexperiment sind auf einer schwenkbaren Instrumentenplattform (Instrument Pointing Platform, IPP) montiert und in dieselbe Richtung ausgerichtet.
L’Ralph Bearbeiten
L’Ralph – Panchromatic and color visible imager and infrared spectroscopic mapper.
L’Ralph basiert auf dem Ralph-Instrument der Pluto-Mission New Horizons und wurde vom Goddard Space Flight Center gebaut. L’Ralph besteht aus zwei Instrumenten, die dasselbe optische System nutzen. Das optische System ist mit verschiedenen Blenden gegen Streulicht geschützt, hat eine Apertur von 75 mm und eine Brennweite von ca. 450 mm. Ein Strahlteiler mit einem dichroitischen Prisma trennt das Licht auf in den sichtbaren Bereich, der von der Kamera MVIC untersucht wird, und in einen infraroten Bereich, der von dem Spektrometer LEISA untersucht wird. L’Ralph sucht nach organischen Ablagerungen und Eisablagerungen, Schichtsilikaten etc. und gewinnt damit Informationen über die Zusammensetzung der Oberfläche der untersuchten Asteroiden. Außerdem sollen damit Ringsysteme, Partikelwolken und Satelliten gesucht und untersucht werden, falls vorhanden. Das gesamte Instrument wiegt 32,3 kg, wurde aus einem einzigen Aluminiumblock gefräst; auch die Spiegel sind aus poliertem Aluminium. Das Instrument kühlt auf eine Temperatur von 160–200 K ab. Ein Radiator dient als passiver Kühler und bringt den Sensor von LEISA auf eine Betriebstemperatur von ungefähr 100 K. Die elektronischen Komponenten sind in einem separaten Gehäuse untergebracht, in dem eine Temperatur von 260–305 K herrscht. Gegenüber dem Ralph-Instrument von New Horizons hat L’Ralph einen deutlich verbreiterten Spektralbereich im Infraroten und einen schwenkbaren Spiegel, der zusätzliche Aufnahmen zulässt, ohne dass das Raumfahrzeug oder die Instrumentenplattform dafür gedreht werden muss. Das Instrument hat nun einen eigenen 256 Gigabit großen Speicher zur Datenaufzeichnung. Seine Leistungsaufnahme beträgt insgesamt 24,5 Watt.
- Die Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC) liefert Bilder in fünf verschiedenen Farben im sichtbaren Licht und im nahen Infrarot, außerdem panchromatisch über den gesamten Empfindlichkeitsbereich des Sensors. Die Spektralbereiche sind panchromatisch (350–950 nm), violett (375–480 nm), grün (480–520 nm), orange (520–625 nm), Phyllosilikate (625–750 nm) und nahes Infrarot (750–950 nm). MVIC hat dafür sechs CCD-Arrays, jedes mit 64 Reihen von 5000 Pixeln. Der Bildwinkel ist 8,25° × 0,94°.
- Das Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA) ist ein Infrarotspektrometer mit einem keilförmigen Filter (Linear Variabler Filter, LVF). Der Sensor besteht aus Quecksilber-Cadmium-Tellurid (HgCdTe). Der Spektralbereich reicht von 950 bis 3950 nm. Der Sensor wird zeilenweise ausgelesen. Die Ausleserate wird mit der Scanrate synchronisiert, so dass sich eine Karte ergibt. Einige Technologien des Instruments wurden vom OVIRS-Instrument der Sonde OSIRIS-REx übernommen. Der Bildwinkel ist 2,35° × 3,37°.
L’LORRI Bearbeiten
L’LORRI – high-resolution visible imager.
L’LORRI ist ein Nachfolger des LORRI-Instruments von New Horizons und wurde am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University gebaut. Es besteht aus einer hochauflösenden und sehr lichtempfindlichen panchromatischen Kamera an einem Ritchey-Chrétien-Teleskop. Das Instrument hat keine beweglichen Teile wie Filterräder und liefert keine Farbinformationen. Die Spiegel sind größtenteils aus Siliziumkarbid gefertigt. Die Kamera wird auch zur Navigation der Sonde eingesetzt und soll nach Ringsystemen und Begleitobjekten Ausschau halten. Sie ist robuster konstruiert als das Instrument von New Horizons, ansonsten aber gleich aufgebaut, mit dem gleichen 1024-×-1024-Pixel-Sensor. Der Primärspiegel hat einen Durchmesser von 20,8 cm und die Brennweite beträgt 262 mm. Gegenüber dem Vorgängerinstrument ist eine redundante Elektronik hinzugekommen, außerdem ein eigener Datenspeicher und einige weitere Anpassungen. Während die LORRI-Kamera von New Horizons im Raumfahrzeug integriert ist, ist L’LORRI mit Halterungen außen auf der Instrumentenplattform befestigt. L’LORRI wiegt zirka 14 kg und hat eine Leistungsaufnahme von maximal 12,4 Watt. Das Sichtfeld ist 0,29° × 0,29° groß und der Sensor deckt die Wellenlängen von 450–850 nm ab.
L’TES Bearbeiten
Das Thermal Emission Spectrometer (L’TES) ist dem Instrument OTES der Sonde OSIRIS-REx ähnlich und wurde an der Arizona State University gebaut. Es ist für fernes Infrarot ausgelegt und kann die Wärme erkennen, die von der Oberfläche des untersuchten Himmelskörpers abgestrahlt wird, und damit dessen Oberflächentemperatur messen. Anhand der Geschwindigkeit, mit der sich bestimmte Bereiche erwärmen oder abkühlen, kann auf die Materialeigenschaften geschlossen werden. Das Instrument wiegt ca. 7,7 kg, und hat eine Leistungsaufnahme von 17,6 W maximal. Das Instrument besteht aus einem Cassegrain-Teleskop, einem Michelson-Interferometer und einem Strahlteiler. Das Instrument untersucht den Wellenbereich von 6–75 μm.
Radioschwerkraftexperiment Bearbeiten
Mit dem Radioschwerkraftexperiment wird das Schwerefeld und die Masse der Trojaner durch die Messung von Dopplerverschiebungen von Radiowellen bestimmt. Für dieses Experiment wird keine eigene Hardware benötigt, sondern es werden die Kommunikationseinrichtungen – Sender, Empfänger und Antennen – genutzt, mit denen die Sonde auch in Kontakt mit den Bodenstationen auf der Erde steht.
TTCam oder T2CAM Bearbeiten
- Das weitwinklige Kamerapaar TTCam, auch T2CAM genannt, mit einem Sichtfeld von 11° × 8,2° dient primär der Navigation. Es wird genutzt, um die Instrumentenplattform automatisch auf den Asteroiden auszurichten, soll aber zusätzlich Bilder von den Asteroiden aufnehmen und ihre genaue Gestalt festhalten. Während die übrigen Kameras Detailaufnahmen der Oberfläche machen, haben diese Kameras den gesamten Asteroiden im Blickfeld und helfen dabei, die Instrumentenplattform mit den übrigen Instrumente exakt auszurichten. Die Kameras sind monochromatisch und decken bei einer Auflösung von 592 × 1944 Pixel einen Bereich zwischen blau und orange mit Wellenlängen von 475 bis 625 nm ab.
Weblinks Bearbeiten
- NASA: Lucy: The First Mission to Jupiter’s Trojans (englisch)
- NASA’s New Discovery Missions: “Psyche” and “Lucy”. auf YouTube
- eoPortal.org: Lucy: NASA’s mission to Jupiter’s Trojans (englisch)
- Mit Lucy zu den Trojanern und Hellenen Presseerklärung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
Einzelnachweise Bearbeiten
- NASA Selects United Launch Alliance’s Reliable Atlas V Rocket to Launch Lucy Mission to Jupiter’s Trojan Asteroids. ULA, 31. Januar 2019, abgerufen am 1. Februar 2019.
- NASA, ULA Launch Lucy Mission to ‘Fossils’ of Planet Formation. In: NASA. 16. Oktober 2021, abgerufen am 16. Oktober 2021 (englisch).
- Alexandra Witze: Five Solar System sights NASA should visit In: Nature News, 16. März 2015. Abgerufen am 2. Oktober 2015.
- Donald C. Johanson, Kate Wong: Lucy’s legacy. The quest for human origins. 1. Auflage. Three Rivers Press, Crown Publishing Group, New York 2010, ISBN 978-0-307-39640-2, S. 8–9.
- Karen Northon: NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System. 4. Januar 2017.
- NASA Missions: In Depth | Lucy. In: solarsystem.nasa.gov. Abgerufen am 17. Mai 2021.
- Adam Mann: Lucy mission: NASA's visit to the Trojan asteroids. In: Space.com. 9. März 2021, abgerufen am 17. Mai 2021 (englisch).
- Kenneth Chang: A Metal Ball the Size of Massachusetts That NASA Wants to Explore In: The New York Times, 6. Januar 2017. Abgerufen am 7. Januar 2017.
- The Cost of the Lucy Mission to the Trojan Asteroids. Abgerufen am 1. September 2022 (englisch).
- Jeff Foust: SpaceX protests NASA launch contract award. In: Spacenews. 13. Februar 2019, abgerufen am 13. Februar 2019.
- SpaceX drops protest of NASA launch contract. In: SpaceNews.com. 5. April 2019, abgerufen am 5. Mai 2019.
- heise online: "Lucy in the sky!" – Sonde zur Erforschung der Jupiter-Asteroiden ist gestartet. Abgerufen am 22. Januar 2023.
- Jeff Foust: Cause of Lucy solar array deployment problem identified. In: SpaceNews. 25. Januar 2022, abgerufen am 27. Januar 2022.
- NASA Team Troubleshoots Asteroid-Bound Lucy Across Millions of Miles. NASA, 4. August 2022, abgerufen am 1. September 2022.
- News Staff: Lucy Captures Stunning New Images of the Moon | Sci.News. 27. Oktober 2022, abgerufen am 30. Oktober 2022 (amerikanisches Englisch).
- Jessica Merzdorf: NASA’s Lucy Spacecraft Views the Moon. 26. Oktober 2022, abgerufen am 30. Oktober 2022.
- Casey Dreier, Emily Lakdawalla: NASA announces five Discovery proposals selected for further study In: The Planetary Society, 30. September 2015. Abgerufen am 1. Oktober 2015. (englisch)
- Jupiter’s Trojan Asteroids Offer Surprises Even Before NASA’s Lucy Mission has a Chance to Visit Them. In: Universe Today. 8. Februar 2021, abgerufen am 20. März 2021.
- Lucy flyer (PDF; 3,4 MB).
- H. F. Levison, C. Olkin, K. S. Olkin, S. Marchi: Lucy: Surveying the Diversity of the Trojan Asteroids, the Fossils of Planet Formation. 48th Lunar and Planetary Science Conference. 20–24 March 2017. The Woodlands, Texas. März 2017 (englisch, usra.edu [PDF]). bibcode:2017LPI....48.2025L
- NASA’s Lucy Team Announces New Asteroid Target. In: NASA. 25. Januar 2023, abgerufen am 27. Januar 2023 (englisch).
- NASA’s Lucy Team Discovers Moon Around Asteroid Polymele. NASA, 16. August 2022, abgerufen am 1. September 2022.
- National Aeronautics and Space Administration www.nasa.gov (Hrsg.): Lucy, The First Mission to the Trojan Asteroids. Press kit. September 2021 (nasa.gov [PDF]).
- Catherine B. Olkin, Harold F. Levison, Michael Vincent, Keith S. Noll, John Andrews: Lucy Mission to the Trojan Asteroids: Instrumentation and Encounter Concept of Operations. In: The Planetary Science Journal. Band 2, Nr. 5, 24. August 2021, ISSN 2632-3338, S. 172, doi:10.3847/psj/abf83f (iop.org [abgerufen am 13. November 2021]).
- Southwest Research Institute (SwRI) 2015 News Release – SwRI awarded $3 million NASA contract to develop mission to Jupiter’s Trojan asteroids. 2. Oktober 2015 (englisch).
- Susanna Petro, Teresa Null: L’Ralph Integration and Testing. Hrsg.: NASA/Goddard Space Flight Center. Greenbelt, doi:10.1109/AERO50100.2021.9438215 (nasa.gov [PDF]).
- ↑ D. C. Reuter, A. A. Simon, A. Lunsford, H. Kaplan, M. Garrison, J. Simpson, G. Casto, Z. Dolch, P. Finneran, W. Grundy, C. Howett, P. Kim, M. Loose, T. Null, F. Parong, J. Rodriguez-ruiz, P. Roming, K. Smith, P. Thompson, B. Tokarcik, T. Veach, S. Wall, J. Ward, E. Weigle, H. Levison: L’Ralph: A Visible/Infrared Spectral Imager for the Lucy Mission to the Trojans. In: Space Science Reviews. Band 219, Nr. 8, 29. September 2023, ISSN 0038-6308, doi:10.1007/s11214-023-01009-2 (springer.com [abgerufen am 3. November 2023]).
- ↑ Catherine B. Olkin, Harold F. Levison, Michael Vincent, Keith S. Noll, John Andrews, Sheila Gray, Phil Good, Simone Marchi, Phil Christensen, Dennis Reuter, Harold Weaver, Martin Pätzold, James F. Bell Iii, Victoria E. Hamilton, Neil Dello Russo, Amy Simon, Matt Beasley, Will Grundy, Carly Howett, John Spencer, Michael Ravine, Michael Caplinger: Lucy Mission to the Trojan Asteroids: Instrumentation and Encounter Concept of Operations. In: The Planetary Science Journal. Band 2, Nr. 5, 24. August 2021, ISSN 2632-3338, S. 172, doi:10.3847/PSJ/abf83f (iop.org [abgerufen am 8. November 2023]).