16 oktober 2021 is het zover. Op die datum start de NASA Lucy missie. De Lucy satelliet wordt in de ruimte gelanceerd op weg naar Jupiter. De Lucy sonde moet op twee specifieke plekken rond Jupiter zeven verschillende asteroïde onderzoeken. Het doel van de missie is het beter begrijpen van het ontstaan van sterrenstelsels.

In dit artikel vertel ik je alles over de NASA Lucy missie.

Waarom heet deze NASA missie Lucy?

Tussen 1973 en 1977 ontdekte men in Ethiopië veel fossielen. Daaronder is een skelet gevonden van een mens dat later Lucy is genoemd naar een liedje van The Beatles. Door deze vondst is Lucy het meest complete skelet van een mens ouder dan 500.000 jaar oud geworden. Lucy zorgde ervoor dat we een beter beeld kregen over de evolutie van aap naar mens. De NASA Lucy missie hoopt, net als het Lucy skelet dat deed, voor een revolutie te zorgen over het ontstaan en de evolutie van het zonnestelsel.

Hoe is Lucy door NASA gekozen?

Lucy is in 2015 geselecteerd voor het Discovery Program door NASA. Dit is een programma waarbij wetenschappers hun ideeën delen met NASA om onderzoek te doen aan het zonnestelsel. Verzoeken voor dit programma moesten er rekening mee houden dat de missie eind 2021 klaar moet zijn om gelanceerd te worden.

NASA maakt voor dit soort missies maar een beperkt budget vrij. Daarom is het doel van dit soort satellieten specifiek gericht op één vakgebied om zo kosten te besparen. In totaal waren er 28 inzendingen. Daarvan selecteerde NASA vijf inzendingen die hun ideeën, gefinancierd door een subsidie van 3 miljoen dollar, verder moesten uitwerken.

Van deze finalisten bleven Lucy en Psyche over. Op 28 augustus 2020 gaf NASA Lucy groen licht om de aanwezige instrumenten in elkaar te zetten en te testen. Lucy gebruikt een aantal verschillende instrumenten om onderzoek te doen:

Meer weten over Psyche en de Psyche missie, dan kan je hier eens kijken:

Asteroïde 16 Psyche kan je schatrijk maken.

Een Lucy impressie van een kunstenaar door NASA
Een Lucy impressie van een kunstenaar door NASA

De 3 verschillende instrumenten die Lucy gebruikt:

1. L´Ralph

Dit instrument bestaat op zichzelf ook weer uit twee kleinere instrumenten. Één instrument kan zichtbaar licht opvangen, terwijl de andere infrarood licht opvangt. Hierdoor kunnen de wetenschappers onderzoeken waaruit de asteroïde is gemaakt. Zo zoeken de onderzoekers bijvoorbeeld naar organische stoffen, ijs en mineralen. De foto´s die L´Ralph maken zijn zo groot dat dit instrument een geheugen meeneemt van 256 GB. Het instrument is gebaseerd op Ralph, een instrument van de missie New Horizons. Dit model is verder ontwikkelt en is daardoor 3 keer zo zwaar en gebruikt 4 keer zoveel elektriciteit. Toch gebruikt L´Ralph nog minder energie dan de gemiddelde plafond ventilator.

2. L´Lorrien

L´Lorri is de sensitieve camera van de missie en kan foto´s maken van de donkere asteroïde. De foto´s moeten heel erg scherp zijn en een hoge resolutie hebben. Eigenlijk is het niks anders dan een telescoop. Licht komt de telescoop binnen en wordt door de grote spiegel achterin de telescoop terug gericht. Daar is een tweede spiegel die dit licht vervolgens weer terug stuurt naar de grote spiegel. Via de grote spiegel wordt het licht door een opening naar lenzen gestuurd. Daar staat vervolgens een instrument die het licht omzet naar een foto.

Met L´Lorri is het mogelijk om vanaf 1000 km een asteroïde met een diameter van 70 meter te fotograferen. Dit verhoudt zich tot 14 meter per pixel. Lorri moet ervoor zorgen dat we de oppervlakte geologisch kunnen onderzoeken. Daarnaast dient het instrument als navigatie. Doordat Lorri kleine objecten van veraf kan zien, kan het Lucy om de objecten heen leiden.

L´Lorri gemaakt door NASA
L´Lorri gemaakt door NASA

3. L´TES

L´Tes is een instrument dat straling detecteert dat zich ver in het infrarode spectrum bevindt. Waar de L´Lorri normaal licht door een telescoop naar een zichtblaarlicht detector stuurt, gebeurt dit bij dit instrument met infrarode straling.

Ondanks dat de asteroïden op honderden miljoenen kilometers van de zon afstaan, vangen deze alsnog warmte van de zon op. TES vangt deze warmte op en dient zo als een ver weg staande thermometer. Hiermee kunnen wetenschappers de zogenoemde ´inertia´ meten. Dit geeft aan hoe snel een object warmte afgeeft of opneemt uit zijn omgeving. Hiermee kunnen zij bepalen hoeveel stof, zand en stenen aanwezig zijn in het loszittende laagje, ook wel regoliet genoemd, op de asteroïde.

Wat zijn Jupiter´s Trojanen

Jupiter´s Trojanen zijn 2 punten die respectievelijk 60° voor en achter liggen op de baan van Jupiter rond de Zon. Dit zijn plekken waar er een stabiele baan is. Dit houdt in dat objecten die zich op deze plekken bevinden altijd op dezelfde plek blijven, relatief gezien van Jupiter ten opzichte van de Zon. Ze zullen dus altijd 1/6 (60° is immers 1/6 deel van 360° dat de baan van een planeet voorstelt) deel van de baan van Jupiter om de Zon voor of achter liggen.

Er zijn voor elke planeet vijf van dit soort punten, ook wel lagrangepunten genoemd. De Trojanen heten ook wel punten L4 en L5. Op deze punten van Jupiter bevinden zich veel asteroïde die nu dus gaan worden onderzocht.

De reis van de NASA Lucy missie naar Jupiter´s Trojanen L4 en L5. Credit NASA
De reis van de NASA Lucy missie naar Jupiter´s Trojanen L4 en L5. Credit NASA

Hoe gaat de NASA Lucy missie in zijn werk?

Op 16 oktober 2021 wordt Lucy gelanceerd naar de twee Trojanen van Jupiter. Op deze twee plekken zitten tot wel 600.000 asteroïde met een diameter groter dan 1 kilometer. Hiervan is slechts 1% bekend, oftewel 6.000. Dit zijn net zoveel objecten van deze grote als in de primaire asteroïde ring tussen Jupiter en Mars ook wel de planetoïdengordel genoemd. Er is bij Jupiter dus een soort van verborgen gordel met net zoveel planetoïden als tussen Mars en Jupiter in. Lucy zal zeven van deze asteroïde bezoeken en daar metingen aan doen.

Maar hoe kom je vanaf de Aarde naar een paar specifieke asteroïde van Jupiter? Het is om te beginnen heel erg belangrijk dat de NASA Lucy missie op het juiste moment de ruimte in gelanceerd gaat worden. Zeven objecten langs gaan op verschillende plekken is een precies werkje waar weinig fout bij kan gaan. Lucy wordt door meerdere gravitatie trekkingen van de Aarde op hoge snelheid gebracht (zie de animatie hieronder). Zo kan Lucy in een relatief korte tijd de Trojanen van Jupiter bereiken.

In 2025 vliegt Lucy langs de asteroïde 52246 Donaldjohanson vernoemd naar de ontdekker van het Lucy skelet in Ethiopië. In 2027 bereikt de satelliet dan eindelijk L4. Hier doet Lucy één jaar metingen aan vier verschillende planetoïde vernoemd naar de Griekse mythologie: 3548 Eurybates, 15094 Polymele, 11351 Leucus en 21900 Orus.

Daarna valt Lucy weer terug naar het binnenste van het zonnestelsel waar deze weer een gravitatie trek krijgt van de Aarde en wordt afgevuurd naar L5. Daar bezoekt Lucy in 2033 de asteroïde 617 Patroclus. Dit is een bijzondere asteroïde aangezien dit een binair systeem is bestaande uit twee asteroïden die precies op de goede plek liggen voor Lucy om te bezoeken. Dit binaire systeem is in 1906 ontdekt door een Duitse astronoom en, wederom, vernoemd naar de Griekse mythologie. Wanneer Lucy 617 Patroclus heeft onderzocht zit de missie erop. Zolang Lucy operationeel blijft, zal deze elke zes jaar heen en weer gaan tussen Jupiter´s Trojanen.

Lucy wordt door behulp van zwaartekrachtslingers afgevuurd naar L4 en L5. Door NASA
Lucy wordt door behulp van zwaartekrachtslingers afgevuurd naar L4 en L5. Door NASA

Welke raket gebruikt NASA om Lucy te lanceren?

Lucy wordt met een Atlas V raket door ULA de ruimte in gelanceerd. Het kostprijsje dat hieraan hangt is 148,3 miljoen dollar. SpaceX spande een rechtszaak tegen NASA en wilde zelf de raket de ruimte in sturen. Zij zouden de satelliet veel goedkoper de ruimte in kunnen sturen dan ULA. De kosten voor de lancering via ULA zouden niet in het beste belang van de Amerikaanse belasting betaler zijn. Uiteindelijk heeft SpaceX de rechtszaak teruggetrokken. En dus vindt de lancering van Lucy gewoon plaats met een Atlas V raket op 16 oktober 2021.

Een bericht aan de toekomstige bewoners van het zonnestelsel

Lucy leeft tussen L4 en L5 van Jupiter voor wel honderd duizenden zo niet miljoenen jaren. Daarom heeft NASA bedacht om een capsule in de sonde te bouwen voor de verre toekomst. Als de verre toekomstige generatie Lucy vinden, vinden ze in een capsule ook vele berichten van onze tijd.

Deze berichten komen van prominenten spelers van deze tijd en bevatten advies, wijsheid, geluk en inspiratie voor de vinders. De berichten zijn bijvoorbeeld afkomstig van nobel prijs winnaars, Amerikaanse poëten en andere inspirerende personen zoals The Beatles. Zij hebben immers indirect voor de naam van deze missie gezorgd en mogen dus niet ontbreken.

Daarnaast wordt er een kaart van het zonnestelsel, hoe deze er op de dag van de lancering uit ziet, meegestuurd met Lucy en moet op deze manier de datum weergeven. De originele koers die Lucy aflegt tussen de twee Trojanen van Jupiter en de Aarde zit hier ook bij. Dit bericht is bijgevoegd aan de satelliet in de hoop dat deze sonde in de toekomst wordt ontdekt door astro-archeologen die dit gaan zien als een artefact van de tijd dat de mens zijn eerste stapjes deed om de Aarde te verlaten.

DART NASA

DART is een missie gericht om asteroïde juist van richting te veranderen. Dinosauriërs zijn uitgestorven doordat een grote asteroïde op de Aarde viel. Grote stofwolken bedekte de Aarde waardoor er geen licht het oppervlakte kon bereiken en de temperatuur stevig daalde.

Om een zelfde doemscenario te voorkomen is DART een missie die onderzoekt of en hoe het mogelijk is om een asteroïde van richting te veranderen. Het doel is om de asteroïde Didymos hard te raken. Dit is een binaire asteroïde bestaande uit een primair lichaam van 780 meter en een secundair lichaam van 160 meter. Didymos wordt nauwlettend in de gaten gehouden om zo zijn plek en eigenschappen duidelijk te maken voordat DART deze bereikt.

DART zal met een snelheid van 6,6 km/s het secundaire lichaam botsen. Hierdoor vertraagd de baan met een fractie van 1%. Dit gaat gepaard met een langere baan van een paar minuten en is hiermee genoeg om het secundaire lichaam te kunnen observeren en te onderzoeken met telescopen vanaf de Aarde. Deze missie wordt gelanceerd op 24 november 2021 door een SpaceX Falcon 9 raket. DART zal de asteroïde bereiken in laat september 2022.

De reis en botsing van DART door NASA
De reis en botsing van DART door NASA

NASA OSIRIS-REx missie naar Bennu

De OSIRIS-REx missie is te vergelijken met Lucy. Deze missie bezoekt asteroïde Bennu die dicht bij de Aarde staat. Daar heeft de satelliet in oktober contact gemaakt met Bennu en stof opgevangen. OSIRIS-REx moet dit terug naar Aarde brengen waar het verder wordt onderzocht. De sonde komt op 24 september 2023 terug bij Aarde waar het een kleine container met het opgevangen stof afgeeft. Deze container valt dan als het goed is op Utah neer.

Update: 11 Augustus 2021 bracht NASA het nieuws naar buiten dat er een kans bestaat dan Asteroïde Bennu botst met de Aarde. De kans dat Bennu in contact met de Aarde tot 2300 is 1 op 1.750. Deze kans is groter dan dat eerst werd gedacht. Door OSIRIS-REx hebben wetenschappers een beter beeld gekregen van de baan van Bennu en zo berekend wanneer de asteroïde gevaarlijk dicht bij komt.

De eerst gevaarlijke nadering van Bennu is in 2182. Als de asteroïde toch neer valt op de Aarde zal deze een krater maken die 10-20 keer zo groot is als de asteroïde zelf en zal nog 100 keer zo ver voor problemen zorgen. Het zal de oorzaak worden voor de grootste ramp in de menselijke geschiedenis. Echter zal de verwoesting bij lange na niet groot genoeg zijn om een gevaar te vormen voor het mensenras.