In een paar jaar, een instrument ontworpen en gebouwd door onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) zal honderden miljoenen kilometers door de ruimte vliegen om een ​​zeldzame, grotendeels metalen asteroïde.

De Livermore gammastraling spectrometer zal worden gebouwd in samenwerking met onderzoekers van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory voor het allereerste bezoek aan Psyche, de grootste metalen asteroïde in het zonnestelsel.

"Het is wetenschappelijk interessant omdat men denkt dat het een planetaire kern is, een overblijfsel van een botsing tijdens de vroege stadia van de ontwikkeling van het zonnestelsel, " zei LLNL-natuurkundige Morgan Burks, die het Lab-team leidt.

"Wij geloven dat verkenning van de Psyche-asteroïde ons begrip van de verborgen kernen van de aarde zou kunnen vergroten, Mars, Mercurius en Venus, ' zei Burks.

De hoofdonderzoeker van de Psyche-missie, Lindy Elkins-Tanton van de Arizona State University, heeft opgemerkt dat de verkenning van Psyche wetenschappers in staat zal stellen 'letterlijk een planetaire kern te bezoeken - de enige manier waarop de mensheid dat ooit kan'. De NASA Discovery-missie naar Psyche wordt geleid door de Arizona State University (ASU).

Omdat Psyche's grotendeels ijzer- en nikkelmetaalsamenstelling lijkt op de kern van de aarde, de studie van de asteroïde kan onderzoekers helpen beter te begrijpen hoe de lagen van een planeet, zoals korsten en kernen, verschillend.

Asteroïden zijn rotsachtige ruimtelichamen die rond de zon draaien en in grootte variëren van kleine stofdeeltjes tot meer dan 600 mijl in diameter.

Genoemd naar de Griekse godin van de ziel, de Psyche-asteroïde, zoals de meeste asteroïden, bevindt zich in de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter. Deze asteroïdengordel herbergt meer dan 1 miljoen andere asteroïden met een diameter van meer dan een halve mijl, samen met vele kleinere, volgens schattingen van NASA.

Het doel van de gammastralingsspectrometer van het Lab tijdens de missie is om de elementaire samenstelling van het oppervlak van Psyche te bepalen. Hoewel de asteroïde voornamelijk uit ijzer en nikkel bestaat, andere interessante elementen zijn onder meer silicium, potassium, zwavel, aluminium, calcium, thorium en uranium.

"Het oppervlak van Psyche geeft een groot aantal gammastralen vrij die worden geïnduceerd door kosmische stralingsbombardementen, "Zei Burks. "Door de energie van de gammastralen met hoge resolutie te meten, het is mogelijk om de samenstelling van het oppervlak van de planeet te bepalen. Elk element geeft een unieke gammastraalsignatuur af."

Labwetenschappers zullen samenwerken met medewerkers van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (JHAPL) en samen zal het team de gammastralingsspectrometer integreren met een neutronenspectrometer voor de ruimtevlucht.

De nieuwe gammastralingsspectrometer (GRS), genaamd de GeMini-Plus, zal de tweede GRS zijn die door LLNL is ontworpen en gebouwd voor verkenning van de ruimte in de afgelopen 13 jaar.

In 2004, de Mercury MESSENGER (afkorting van Mercury Surface, Ruimte Milieu, GEochemistry and Ranging) werd in de ruimte gelanceerd met een reeks van zeven instrumenten, inclusief een door LLNL ontwikkelde GRS.

De Mercury MESSENGER GRS en andere instrumenten reisden gedurende ongeveer 6 ½ jaar en meer dan 4,8 miljard mijl door de vijandige omgeving van de ruimte naar de binnenste planeet in het zonnestelsel.

Eenmaal daar, het ruimtevaartuig heeft gedurende meer dan vier jaar ongeveer vier jaar lang metingen verricht, 000 banen in de broeierige omgeving, waar de zon 11 keer helderder is dan op aarde en de temperatuur kan oplopen tot 400 graden Celsius (752 graden Fahrenheit).

Om ervoor te zorgen dat de op germanium gebaseerde spectrometer goed werkt, Laboratoriumonderzoekers bedachten een thermisch en mechanisch koelontwerp waardoor het kristal kon leven bij -200 graden Celsius (-330 graden Fahrenheit), terwijl het 98 procent van de infraroodwarmte en energie van Mercurius afwijst.

"De GeMini-Plus voor de Psyche-missie profiteert van jarenlang onderzoek en ontwikkeling van het Mercury MESSENGER-project en andere Lab GRS-instrumenten. we maken gebruik van de R&D die we hebben bereikt tijdens de voorbereiding en vlucht van MESSENGER, ' zei Burks.

De nieuwe GeMini-Plus wordt de vierde generatie high-purity, op germanium gebaseerde gammastralingsspectrometers - in navolging van de Cryo-3, de Mercury MESSENGER GRS en de originele GeMini. Dit laatste instrument is op de markt gebracht door het in Tennessee gevestigde ORTEC, een dochteronderneming van AMETEK.

Ongeveer zo groot als een brood, de nieuwe GeMini-Plus zal de komende drie jaar door LLNL worden gebouwd. Het zal qua grootte en kracht vergelijkbaar zijn met MESSENGER GRS.

Burks leidt een klein team van Lab-onderzoekers, waaronder Lena Heffern, afgestudeerd aan de California State University, Chico, dat momenteel het prototype GeMini-Plus-instrument bouwt en test. De ontwikkeling van het instrument start dit najaar.

Het ruimtevaartuig ter grootte van een shuttlebus dat naar Psyche zal reizen, zal worden gebouwd door Space Systems Loral uit de Bay Area. Het wordt naar verwachting in 2022 gelanceerd vanaf het Kennedy Space Center in Florida en zal in 2026 bij de asteroïde aankomen. GeMini-Plus zal ongeveer een jaar werken.

Het Livermore-instrument is een van de drie belangrijkste wetenschappelijke instrumenten voor de Psyche-missie, waarbij ASU een multispectrale imager bouwde en UCLA een magnetometer leverde om het magnetische veld van de asteroïde te meten. Het in Pasadena gevestigde NASA Jet Propulsion Laboratory is verantwoordelijk voor het ontwerp van de missie, operaties en wetenschappelijke planning.

Er is al lang een synergie voor sommige wetenschappelijke instrumenten, zoals gammastralingsspectrometers, for applications in outer space exploration and back on Earth for homeland security applications, such as to detect nuclear materials.

"The technologies that we're developing have a wide range of applications on Earth and in space, " Burks said. "What we develop for basic research also allows us to do important national security applications. Beurtelings, the national security advances we achieve help us further our basic research."

Officially known as 16 Psyche (the number designates the order in which it was discovered), the asteroid was first found in 1852 by an Italian astronomer. Some 130 miles (or 210 kilometers) in diameter, it is one of the 10 most massive asteroids in the asteroid belt.

The Psyche visit is one of two asteroid missions that NASA announced in January would be funded through its Discovery Program. Under the second mission, another robotic spacecraft, dubbed Lucy, will explore six Jupiter Trojan asteroids that are fossils of planet formation and could supply important clues to the earliest history of the solar system.