לוסי (גשושית)

לוסי (באנגלית: Lucy) היא גשושית של נאס"א שמטרתה לחקור את האסטרואידים הטרויאנים של כוכב הלכת צדק, גופים שמימיים קטנים שמקורם והרכבם אינו ברור, ונמצאים במסלול זהה לזה של צדק סביב השמש, מאחוריו ומלפניו במסלול. הגשושית שוגרה ב-16 באוקטובר 2021. בשנת 2025 תגיע לאסטרואיד אחד מחגורת האסטרואידים המרכזית, ובין השנים 2027 ל-2033 תחקור שישה גופים טרויאנים באמצעות יעפים בקרבתם. המשימה מכונה על שם המאובן ההומינידי לוסי, מכיוון שלטענת חוקרי המשימה, חקר גופים אלו עשוי לחשוף את ה"מאובנים של היווצרות כוכבי הלכת", או החומרים הפרימורדיאליים שהתגבשו יחדיו בשלביה הראשונים של מערכת השמש ומהם נוצרו כוכבי הלכת ושאר הגופים במערכת. הגשושית פותחה במסגרת תוכנית דיסקברי של נאס"א, המיועדת למשימות מחקר של מערכת השמש בעלות "זולה" יחסית, וב-2017 נאס"א בחרה בה ובמשימה נוספת, פסיכה, לפיתוח סופי בתום תחרות לקביעת המשימות הבאות בתוכנית. תקציב המשימה הכולל עומד על 989.1 מיליון דולר, מתוכם 560 מיליון עבור פיתוח הגשושית, 149 מיליון עבור השיגור ו-280 מיליון עבור ניהול המשימה והמחקר המדעי שלה לאורך 12 שנות פעילותה המתוכננות. יעד המשימה המרכזי של הגשושית לוסי הוא לחקור את הרכבם ומקורם של האסטרואידים הטרויאנים של צדק, גופים שעד כה לא הצליחו החוקרים לקבוע בבירור את הרכבם ומוצאם על בסיס תצפיות טלסקופיות, והם מעולם לא נחקרו מקרוב. גופים אלו נמצאים במסלול ייחודי סביב השמש - הם מחולקים לשתי קבוצות שנמצאות על שתי נקודות לגראנז' (L4 ו-L5) במסלול של צדק סביב השמש. בנקודות אלו כוח המשיכה של צדק והשמש מתאזן והם נשארים יציבים באזורים אלו, לפני ואחרי צדק במסלולו סביב השמש. עד כה כאמור החוקרים לא הצליחו לקבוע בוודאות את מקורם. לפי אחת ההערכות, שנכללת במודל ניס של נדידת כוכבי הלכת, מקורם בחגורת קויפר בשולי מערכת השמש, והם הוסטו ממנה ונלכדו במסלולם הייחודי בעקבות האנדרלמוסיה שהתחוללה בחגורת קויפר במאות המיליונים הראשונות של מערכת השמש, שנגרמה על ידי נדידת ענקי הגזים. חקר הגופים הטרויאנים הועמד כאחד מיעדי דוח הסקר להמלצות למשימות מחקר למערכת השמש לעשור שבין 2013 ל-2022. בדוח נכתב: אסטרואידים טרויאנים, בגבול שבין מערכת השמש הפנימית והחיצונית, הם אחד המפתחות להבנת היווצרות מערכת השמש. בעוד שבתחילה הוערך כי גופים אלו נלכדו מהאזורים החיצוניים של חגורת האסטרואידים, תיאוריות חדשות מציעות כי האסטרואידים הטרויאנים נלכדו במקום מחגורת קויפר במהלך שלב של ערבוב קיצוני של גופים קטנים במערכת השמש. מחקר מעמיק של גופים אלו יספק הזדמנות להבין את רמת הערבוב במערכת השמש ולקבוע את ההרכב והמאפיינים הפיזיים של גופים, אשר הם מבין הפרימיטיביים ביותר במערכת השמש. יעדי המשימה הם למפות את הרכב פני השטח של אותם גופים; לחקור את הגאולוגיה של פני השטח; לקבוע את מאסתם וצפיפותם, וכן את מבנם הפנימי, בין היתר באמצעות "חלונות" אל מתחת לפני הקרקע כגון מכתשים וסדקים; ולחפש אחר ירחים וטבעות סביב אותם גופים. לוסי שוגרה בהצלחה לחלל ב-16 באוקטובר 2021 על גבי משגר מסוג אטלס 5, מנמל החלל קייפ קנוורל שבפלורידה. לאורך השנה הראשונה שלאחר השיגור היא תשהה במסלול סביב השמש הדומה לזה של כדור הארץ, ובאוקטובר 2022 תתקרב אליו ותיעזר בכוח המשיכה שלו - שיטה המכונה מקלעת כבידתית - על מנת להאיץ את מהירותה ולשנות את מסלולה, באופן שחוסך דלק רב. לוסי תבצע יעף נוסף בקרבת כדור הארץ בדצמבר 2024. ב-2025, בדרכה אל הגופים הטרויאנים של צדק, היא תחלוף סביב חגורת האסטרואידים המרכזית, שנמצאת בין מאדים וצדק, שם תבצע יעף בקרבת האסטרואיד 52246 Donaldjohanson (שכונה על שם המדען שגילה את המאובן לוסי, דונלד ג'והנסון). המשימה הראשית של לוסי מתוכננת להימשך עד שנת 2033: ב-2027 תגיע לוסי לקבוצת הטרויאנים של צדק המכונסים בנקודת לגראנז' L4, ה"מובילה" את צדק במסלולו בכ-60°. היא תבצע יעף בקרבת ארבעה גופים בקבוצה זו. בדצמבר 2030 תחזור לקרבת כדור הארץ ותיעזר שוב בכוח הכבידה שלו. משם תמשיך לקבוצה השנייה של הטרויאנים בנקודת לגראנז' L5, הנמצאת כ-60° מאחורי צדק במסלולו סביב השמש, אליה היא תגיע בשנת 2033. בקבוצה זו לוסי תבצע יעף בקרבת אסטרואיד טרויאני כפול, מערכת של שני אסטרואידים הסובבים סביב מוקד משותף. פרופיל הטיסה של לוסי נקבע בעזרת קונפיגורציה אורביטלית ייחודית, כזו שהתאפשרה על ידי שיגורה בשנת 2021. האסטרואידים שנבחרו כיעדי המשימה: אפריל 2025: 52246 Donaldjohanson, אסטרואיד מסוג ספקטרלי C (אנ') בקוטר של 4 ק"מ, הנמצא בחגורת האסטרואידים המרכזית. אוגוסט 2027: 3548 Eurybates, אסטרואיד טרויאני של צדק מסוג ספקטרלי C בקוטר של 64 ק"מ, הנמצא בקבוצת הטרויאנים L4 של צדק. ספטמבר 2027: 15094 Polymele, אסטרואיד טרויאני מסוג P בקוטר של 21 ק"מ, בקבוצת L4. אפריל 2028: 11351 Leucus, אסטרואיד טרויאני מסוג D בקוטר של 34 ק"מ, בקבוצת L4. אוקטובר 2028: 21900 Orus, אסטרואיד טרויאני מסוג D בקוטר של 51 ק"מ, בקבוצת L4. מרץ 2033: 617 Patroclus, מערכת טרויאנית כפולה מסוג P, המורכב מהאסטרואיד הגדול Patroclus, בקוטר של 113 ק"מ, ובן זוגו Menoetius בקוטר של 104 ק"מ. המרחק בין השניים עומד על 680 ק"מ. בקבוצת הטרויאנים הנמצאים בנקודת לגראנז' L5. לוסי הוצעה במסגרת התחרות למשימה ה-13 במספר של תוכנית דיסקברי של נאס"א, לצד 27 הצעות אחרות. התחרות נפתחה בפברואר 2014, וב-30 בספטמבר 2015 נאס"א הכריזה על חמש הצעות שתמשכנה לשלב הסופי, ולוסי ביניהן. יוזמי ההצעות זכו בתקציב של שלושה מיליון דולר, כדי להפיק עיצוב משימה מעמיק ויסודי יותר. יחד עם לוסי נבחרו ההצעות פסיכה לחקר האסטרואיד המתכתי 16 פסיכה, שתי הצעות לחקר כוכב הלכת נוגה והצעה לטלסקופ חלל שיאתר אסטרואידים קרובי ארץ קטנים העלולים להתנגש בו. ב-4 בינואר 2017 לוסי נבחרה כזוכה בתחרות, יחד עם משימת פסיכה, שתשוגר שנתיים אחריה. צוות המשימה מורכב ממנהלים, מהנדסים ומדענים מהמוסדות השותפים הבאים: אוניברסיטת המדינה של אריזונה (ASU), תאגיד לוקהיד מרטין, מרכז טיסות החלל גודרד, מכון המחקר הדרום-מערבי (SwRI), המעבדה לפיזיקה יישומית (APL) באוניברסיטת ג'ונס הופקינס וחברת קינטקס תעופה וחלל מטמפה, אריזונה. את המשימה מנהל עבור נאס"א מרכז טיסות החלל גודרד בגרינבלט, מרילנד. מרכז טיסות החלל אחראי לניהול המשימה הכולל, להנדסת המערכות ולבטיחות המשימה. החוקר הראשי של המשימה הוא הארולד לויסון (אנ'), פרופסור למדעים פלנטריים במכון המחקר הדרום-מערבי שבעיר בולדר בקולורדו. סגניתו היא קת'רין אולקין. הגשושית נבנתה על ידי חברת לוקהיד מרטין במפעל של החברה בדנוור, קולורדו. הגשושית בנויה מגוף מרכזי שאליו מחוברים זוג לוחות סולאריים גדולים למדי, בקוטר של 7.3 מטר כל אחד. גודלם הרב של הלוחות מאפשר להם לקלוט מספיק אור שמש גם במרחקים העצומים שבהם תשהה לוסי לאורך משימתה, ובנקודה הרחוקה ביותר שלה מהשמש הם יוכלו להפיק 504 וואט. צלחת האנטנה המרכזית היא בקוטר 2 מטר ואורך הגשושית מקצה לקצה הוא 15.8 מטר, כשאת רוב השטח הזה תופסים הלוחות הסולאריים שלה. משקלה היבש, ללא הדלק, עומד על 771 ק"ג, ויחד עם הדלק מגיע ל-1,500 ק"ג. הגשושית תבצע את משימתה, בקרבת הגופים אותם תחקור, באמצעות הציוד המדעי הבא: L’Ralph - מצלמה מבוססת על המכשיר (Ralph) של הגשושית ניו הורייזונס ובנויה משני מכשירים: Multi-special Visible Imaging Camera - MVIC - מצלמה פנורמית צבעונית (0.4-0.85 מיקרון), שתצלם תמונות צבעוניות של האסטרואידים ותעזור לקבוע עד כמה הם פעילים. Linear Etalon Imaging Spectral Array - LEISA - ספקטרומטר ממפה בתחום האינפרא-אדום (1-3.6 מיקרון), שיספק מפות תרמיות ויאפשר בדיקת הימצאות הרכב ותפוצת סיליקטים, קרח וחומרים אורגניים העשויים להיות על פני אסטרואידים טרויאניים. המכשיר נבנה על ידי מרכז טיסות החלל גודרד של נאס"א. Long Ramge Reconnaissance Imager - L’LORRI - מצלמה בתחום הנראה ברזולוציה גבוהה (6–75 מיקרון), שמבוססת על המכשיר (LORRI) של ניו הורייזונס, תבנה על ידי המעבדה לפיזיקה יישומית (APL) באוניברסיטת ג'ונס הופקינס. Thermal Emission Spectrometer - L’TES - ספקטרומטר קרינת חום שיתבסס על המכשיר (OTES) בגשושית אוסיריס-רקס. יסופק על ידי אוניברסיטת המדינה של אריזונה. High Gain Antenna - הגשושית תסתייע בתקשורת הרדיו ותופעת אפקט דופלר של אות הרדיו כדי לקבוע את מסת האסטרואידים וצפיפותם. בנוסף למכשירים אלו, הגשושית תסתייע במצלמת מעקב תרמית (T2CAM), לצילום האסטרואידים בשדה ראייה רחב, כדי לקבוע את צורתם בצורה טובה יותר. בדומה לכמה גשושיות קודמות ששיגרה נאס"א, פיוניר 10, פיוניר 11, וויאג'ר 1 ווויאג'ר 2, גם לוסי נושאת עמה דיסקית סמלית - אם כי בניגוד לדיסקית פיוניר ולתקליט הזהב של וויאג'ר, היא לא נועדה לשלוח מסר לחוצנים תבוניים שאליהם עשויות אולי החלליות הללו להגיע בדרכן אל מחוץ למערכת השמש. לפי מתכנניה של לוסי, בתום משימתה היא תמשיך לנוע במסלול יציב בין כדור הארץ והאסטרואידים הטרויאנים לאורך מאות אלפי שנים ואולי אף מיליוני שנים, והמסרים החרוטים על הדיסקית מיועדים לאנושות עצמה. באתר סוכנות החלל האמריקנית נכתב כי "נאס"א הציבה את הדיסקית הזו בתקווה שחקר החלל יימשך ושיום אחד אסטרו-ארכאולוגים שייסעו בין כוכבי הלכת ישיבו אולי את החללית, כממצא מהימים הראשונים שבהם האנושות עשתה את צעדיה הראשונים בחקר מערכת השמש שלנו". על הדיסקית המוזהבת של לוסי מופיע מועד שיגורה, מסלולה ומיקומם של שאר כוכבי הלכת בזמן השיגור וכן 20 ציטוטים מתוך נאומים ושירים שונים, בהם של מרטין לותר קינג, אלברט איינשטיין וקרל סייגן. מופיעים בה גם ציטוטים של ארבעת חברי להקת הביטלס - ג'ון לנון, פול מקרטני, ג'ורג' האריסון ורינגו סטאר. הסיבה לכך היא העובדה שהמאובן לוסי, על שמו קרויה הגשושית, קרוי בתורו על שם שירם של הביטלס Lucy in the Sky with Diamonds ("לוסי ברקיע עם יהלומים"). גם ציטוט מיוקו אונו, אשתו של לנון שכתב את השיר הזה, נכלל בדיסקית. אתר האינטרנט הרשמי של לוסי (באנגלית) מדיה וקבצים בנושא לוסי בוויקישיתוף המשימה בנאס"א (באנגלית) המשימה באתר מרכז טיסות החלל גודרד (באנגלית) המשימה בתוכנית דיסקברי (באנגלית) לוסי במאגר המידע הלאומי למדעי החלל NSSDC של נאס"א (באנגלית) המשימה באתר לוקהיד מרטין (באנגלית) הודעת נאס"א בזכיית שתי משימות דיסקברי, באתר יוטיוב (באנגלית) H. F. Levison, Lucy: Surveying the Diversity of the Trojan Asteroids, the Fossils of Planet Formation, 47th Lunar and Planetary Science Conference, 2016 אליסף קוסמן, הכירו את לוסי וסייקי: משימות החלל החדשות של נאס"א, באתר "הידען", 5 בינואר 2017 לוסי, ברשת החברתית פייסבוק (באנגלית) לוסי, ברשת החברתית אקס (טוויטר) (באנגלית) Matt Williams, Surveying the "Fossils of Planet Formation": The Lucy Mission, December 23, 2015 The Planetary Society, The Cost of the Lucy Mission to the Trojan Asteroids Joshua P. Emery et al. The complex history of Trojan asteroids, Asteroids IV, p. 204 Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022, National Academy of Sciences, 2011, p. 102 H. F. Levison, Lucy: Surveying the Diversity of the Trojan Asteroids, the Fossils of Planet Formation, 47th Lunar and Planetary Science Conference, 2016 Stephen Clark, NASA’s Lucy mission will be the first to explore a population of ancient asteroids , Spaceflight Now, October 15, 2021 Haygen Warren, NASA, ULA launch historic Lucy mission, NASASpaceFlight, October 15, 2021 Paul Voosen, NASA taps missions to tiny metal world and Jupiter Trojans, Science, January 4, 2017 תרשים של פרופיל המשימה, אתר מכון המחקר הדרום-מערבי NASA Selects Investigations for Future Key Planetary Mission, NASA, September 30, 2015 NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System, NASA, January 4, 2017 SwRI to lead NASA’s Lucy mission to Jupiter’s Trojans, Southwest Research Institute, January 4, 2017 NASA, Lucy Press Kit, September 2021 על דיסקית לוסי, באתר המשימה, 12 ביולי 2021 Elizabeth Howell, NASA's Lucy asteroid probe has a time capsule plaque with messages to future humans ,Space.com, October 15, 2021