Em alguns anos, um instrumento projetado e construído por pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) estará voando centenas de milhões de quilômetros através do espaço para explorar um raro, em grande parte asteróide de metal.

O espectrômetro de raios gama Livermore será construído em colaboração com pesquisadores do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins para a primeira visita a Psiquê, o maior asteróide de metal do sistema solar.

"É cientificamente interessante porque é considerado um núcleo planetário, um resquício de uma colisão durante os estágios iniciais do desenvolvimento do sistema solar, "disse o físico Morgan Burks do LLNL, quem chefia a equipe do laboratório.

"Acreditamos que a exploração do asteróide Psique pode aumentar nossa compreensão dos núcleos ocultos da Terra, Marte, Mercúrio e Vênus, "Disse Burks.

O principal investigador da missão Psiquê, Lindy Elkins-Tanton, da Arizona State University, observou que a exploração de Psique permitirá aos cientistas "literalmente visitar um núcleo planetário - a única maneira que a humanidade pode fazer". A missão NASA Discovery para Psyche é liderada pela Arizona State University (ASU).

Uma vez que a composição em grande parte de ferro e níquel metálico de Psique se assemelha ao núcleo da Terra, o estudo do asteróide pode ajudar os pesquisadores a entender melhor como as camadas de um planeta, como crostas e núcleos, separado.

Asteróides são corpos espaciais rochosos que orbitam ao redor do Sol e variam em tamanho desde pequenas partículas de poeira até mais de 600 milhas de diâmetro.

Nomeado para a deusa grega da alma, o asteróide Psique, como a maioria dos asteróides, reside no cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter. Este cinturão de asteróides é o lar de mais de 1 milhão de outros asteróides com mais de 800 metros de diâmetro, junto com muitos outros menores, de acordo com estimativas da NASA.

O objetivo do espectrômetro de raios gama do laboratório na missão será determinar a composição elementar da superfície de Psiquê. Embora o asteróide seja composto principalmente de ferro e níquel, outros elementos de interesse incluem silício, potássio, enxofre, alumínio, cálcio, tório e urânio.

"A superfície de Psiquê libera um grande número de raios gama que são induzidos pelo bombardeio de raios cósmicos, "Disse Burks." Ao medir a energia dos raios gama em alta resolução, é possível determinar a composição da superfície do planeta. Cada elemento emite uma assinatura única de raios gama. "

Os cientistas do laboratório trabalharão com colaboradores do Laboratório de Física Aplicada da Johns Hopkins (JHAPL) e, juntos, a equipe integrará o espectrômetro de raios gama a um espectrômetro de nêutrons para voos espaciais.

O novo espectrômetro de raios gama (GRS), apelidado de GeMini-Plus, será o segundo GRS projetado e construído pelo LLNL para exploração espacial nos últimos 13 anos.

Em 2004, o Mercury MESSENGER (abreviação de MErcury Surface, Ambiente Espacial, GEochemistry and Ranging) foi lançada no espaço com um conjunto de sete instrumentos, incluindo um GRS desenvolvido pelo LLNL.

O Mercury MESSENGER GRS e outros instrumentos viajaram através do ambiente hostil do espaço até o planeta mais interno do sistema solar por cerca de 6 anos e meio e mais de 4,8 bilhões de milhas.

Uma vez lá, a espaçonave fez medições por cerca de quatro anos durante mais de 4, 000 órbitas nos arredores de grelhar, onde o sol é 11 vezes mais brilhante do que na Terra e a temperatura pode chegar a 400 graus Celsius (752 graus Fahrenheit).

Para garantir que o espectrômetro à base de germânio funcione corretamente, Os pesquisadores do laboratório desenvolveram um projeto de resfriamento térmico e mecânico que permitiu ao cristal viver a -200 graus Celsius (-330 graus Fahrenheit), enquanto rejeita 98 ​​por cento do calor infravermelho e energia de Mercúrio.

"A missão GeMini-Plus para a Psiquê se beneficia de anos de pesquisa e desenvolvimento do projeto Mercury MESSENGER e de outros instrumentos do Lab GRS. Na verdade, estamos aproveitando a P&D que alcançamos durante a preparação e voo do MESSENGER, "Disse Burks.

O novo GeMini-Plus será a quarta geração de alta pureza, espectrômetros de raios gama baseados em germânio - seguindo o Cryo-3, o Mercury MESSENGER GRS e o GeMini original. O último instrumento foi comercializado pela ORTEC, sediada no Tennessee, uma subsidiária da AMETEK.

Do tamanho de um pão, o novo GeMini-Plus será construído pela LLNL nos próximos três anos. Será comparável em tamanho e potência ao MESSENGER GRS.

Burks lidera uma pequena equipe de pesquisadores de laboratório, incluindo Lena Heffern, graduado pela California State University, Chico, que está construindo e testando o protótipo do instrumento GeMini-Plus. O desenvolvimento do instrumento está definido para começar neste outono.

A nave espacial do tamanho de um ônibus espacial que fará a jornada para Psiquê será construída pela Space Systems Loral da Bay Area. Espera-se que seja lançado em 2022 a partir do Centro Espacial Kennedy na Flórida e chegue ao asteróide em 2026. O GeMini-Plus irá operar por cerca de um ano.

O instrumento Livermore é um dos três principais instrumentos científicos para a missão Psyche, com a ASU construindo um gerador de imagens multiespectral e a UCLA fornecendo um magnetômetro para medir o campo magnético do asteróide. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, com sede em Pasadena, é responsável pelo projeto da missão, operações e planejamento científico.

Há muito tempo existe uma sinergia para alguns instrumentos científicos, como espectrômetros de raios gama, para aplicações na exploração do espaço sideral e na volta à Terra para aplicações de segurança interna, como para detectar materiais nucleares.

"As tecnologias que estamos desenvolvendo têm uma ampla gama de aplicações na Terra e no espaço, "Disse Burks." O que desenvolvemos para pesquisa básica também nos permite fazer aplicações importantes de segurança nacional. Por sua vez, os avanços de segurança nacional que alcançamos nos ajudam a promover nossa pesquisa básica. "

Oficialmente conhecido como 16 psique (o número designa a ordem em que foi descoberto), o asteróide foi encontrado pela primeira vez em 1852 por um astrônomo italiano. Cerca de 130 milhas (ou 210 quilômetros) de diâmetro, é um dos 10 asteróides mais massivos do cinturão de asteróides.

A visita de Psyche é uma das duas missões de asteróide que a NASA anunciou em janeiro e seria financiada por meio de seu Programa de Descoberta. Na segunda missão, outra espaçonave robótica, apelidada de Lucy, irá explorar seis asteróides do Trojan de Júpiter, que são fósseis da formação de planetas e podem fornecer pistas importantes para a história mais antiga do sistema solar.