Lucy-Mission: Erforschung der Geheimnisse der „Zeitkapsel“ des Sonnensystems. Was wird die Antwort sein?

„Lucy“ nannte eine Gruppe von Wissenschaftlern das 1974 ausgegrabene Fossil eines Urmenschen. Es handelt sich um das Skelett einer weiblichen Vorfahrin, das wichtige Hinweise für die Erforschung der Evolutionsgeschichte des Menschen liefert. „Lucy“ ist eine nach diesem Namen benannte Sonde. Es wurde von der NASA (National Aeronautics and Space Administration) entwickelt und gestartet und legte eine weite Strecke zurück, um die mysteriöse „Trojanische Asteroidengruppe“ in der Umlaufbahn des Jupiters zu erkunden.

Seine Mission besteht darin, den Ursprung des Sonnensystems und von Planeten wie der Erde zu verstehen und Hinweise auf die Evolutionsgeschichte des Sonnensystems in einem größeren Kontext zu liefern. Daher ähnelt seine Rolle der seiner Vorgängerin „Lucy“. Die NASA-Wissenschaftler nannten die Sonde Lucy, weil sie höhere Erwartungen in sie setzten.

Lucy wurde am 16. Oktober 2021 erfolgreich gestartet und begab sich auf eine lange Reise. Unterwegs wird es zwölf Jahre lang allein die dunklen Tiefen des Weltraums erkunden. Laut NASA besteht ihre Mission darin, eine „Zeitkapsel“ im Sonnensystem zu finden. Wie sieht diese „Kapsel“ also aus und wie finden wir sie? Lassen Sie es uns gemeinsam herausfinden.

Verstehen Sie zunächst, was die Trojaner-Asteroidengruppe ist/

Troja war ursprünglich ein Stadtstaat im antiken Griechenland. Berühmt wurde es durch den Trojanischen Krieg, den der antike griechische Dichter Homer in seinem Epos „Ilias“ beschrieb, dessen bekanntestes Werk das „Trojanische Pferd“ war. Um es einfach auszudrücken: Um den trojanischen Prinzen zu rächen, der ihm seine Frau geraubt hatte, führte der griechische König von Sparta seine Armee zum Angriff auf die Stadt Troja. Da die Stadt Troja jedoch sehr stark war, gelang es ihnen nach zehnjähriger Belagerung nicht, sie einzunehmen. Später wandten sie die „Trojanisches-Pferd-Strategie“ an und waren damit auf einen Schlag erfolgreich.

Die konkrete Methode bestand darin, dass die griechische Armee einen Rückzug vortäuschte und ein riesiges Holzpferd zurückließ, das von den Trojanern als Trophäe in die Stadt geschleppt wurde. In dieser Nacht nutzte eine Gruppe griechischer Krieger, die sich im Bauch eines riesigen Holzpferdes versteckt hatten, die nachlässige Wachsamkeit der Trojaner während ihrer Siegesfeier aus, schlüpfte aus dem Pferd und öffnete das Stadttor. Die griechische Armee, die außerhalb der Stadt im Hinterhalt gelegen hatte, stürmte hinein und legte Troja über Nacht in Schutt und Asche.

Später wurde das Trojanische Pferd zum Symbol für „Betrug“, und auch moderne Computer-Malware und -Viren werden als Trojanische Pferde oder kurz „Trojanische Pferde“ bezeichnet.

Wissenschaftler nennen diese Asteroiden in der Umlaufbahn des Planeten Trojanische Asteroiden. Vielleicht denken sie, diese Asteroiden seien ein bisschen wie die griechischen Krieger, die im Bauch des Trojanischen Pferdes versteckt waren. Sie haben sich in derselben Umlaufbahn wie der Planet versteckt und sind ihm gefolgt. Eines Tages werden sie plötzlich den Planeten angreifen.

Das Wort „Gruppe“ in der Asteroidengruppe Trojan weist darauf hin, dass Troy kein einzelner Asteroid, sondern eine Gruppe von Asteroiden ist. Diese Asteroiden wurden erstmals in der Umlaufbahn des Jupiters entdeckt und befinden sich in den Lagrange-Punkten des Jupiters. Der sogenannte Lagrange-Punkt ist der Gravitationsgleichgewichtspunkt zwischen Sonne und einem Planeten. Jeder Planet hat fünf Lagrange-Punkte, dargestellt durch L1~L5. Unter ihnen liegen L1 bis L3 auf der Linie, die die beiden Himmelskörper verbindet, und L4 und L5 befinden sich auf der Vorder- und Rückseite der Umlaufbahn des Planeten.

Möglicherweise hat Barnard bereits 1904 Trojaner-Asteroiden in der Umlaufbahn des Jupiters beobachtet, doch wurde dies damals nicht ernst genommen und daher nicht aufgezeichnet. 1906 entdeckte der deutsche Astronom Max Wolf einen Asteroiden im Sonne-Jupiter-Lagrange-Punkt L4 und benannte ihn nach dem Helden Achilles aus der Ilias.

Danach wurden immer mehr Asteroiden in den Sonne-Maria-Lagrange-Punkten L4 und L5 entdeckt. Die Menschen folgten diesem Beispiel und benannten sie nach Figuren aus Homers epischen Gedichten, von denen die meisten nach Figuren aus dem Trojanischen Krieg benannt waren. Diese Asteroiden wurden zusammenfassend als Trojanische Asteroiden bezeichnet.

Die Trojaner-Asteroiden des Jupiters sind hauptsächlich an zwei Punkten, L4 und L5, des Jupiters verteilt, die symmetrisch in einem Winkel von 60 Grad vor und hinter der Umlaufbahn des Jupiters liegen. Seit September 2007 gibt es 2.239 bestätigte Jupiter-Trojaner-Asteroiden, von denen sich 1.192 am Punkt L4 und 1.047 am Punkt L5 befinden.

Im Zuge immer intensiverer Beobachtungen haben Astronomen entdeckt, dass das Trojanische-Asteroiden-Phänomen nicht nur auf dem Jupiter auftritt. So wurden beispielsweise 29 Asteroiden in der Umlaufbahn des Neptuns und mehr als ein Dutzend in der Umlaufbahn des Mars gefunden. Auch viele Saturnmonde befinden sich an Lagrange-Punkten ihrer Umlaufbahnen. Diese Asteroiden befinden sich auf derselben Umlaufbahn wie die Planeten und umkreisen die Sonne in einer Position, die weder zu weit noch zu nah an den Planeten liegt.

Nun wurden zwei solcher Asteroiden auf der Erde entdeckt. Einer wurde 2011 entdeckt und trägt die Bezeichnung 2010TK7; der andere wurde kürzlich entdeckt und heißt 2020XL5. Beide befinden sich im Sonne-Erde-Lagrange-Punkt L4.

Warum gibt es so wenige Trojaner-Asteroiden in der Erdumlaufbahn? Möglicherweise ist dies nicht der Fall, sondern es liegt eher daran, dass erdähnliche Asteroiden schwieriger zu entdecken sind. Denn um Trojaner-Asteroiden von der Erde aus zu beobachten, muss man mit einem Teleskop direkt in die Sonne starren, um sie zu finden. Und diese Asteroiden sind relativ klein und haben ein geringes Albedo, sodass sie im starken Sonnenlicht schwer zu erkennen sind.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass mit der Verbesserung der Beobachtungstechnologie mehr Trojaner-Asteroiden in der Erdumlaufbahn entdeckt werden. Diese Entdeckungen geben Wissenschaftlern Anlass zu der Annahme, dass das Phänomen der Trojanischen Asteroiden in Planetenumlaufbahnen häufig vorkommt. Daher wird dieser Asteroidentyp zusammenfassend als Trojanischer Asteroid bezeichnet, unabhängig davon, in welcher Planetenumlaufbahn er sich befindet.

Warum sind die Trojaner-Asteroiden eine „Zeitkapsel“ des Sonnensystems?

Alle Planetensysteme entstehen um Sterne herum, und die Geburt von Sternen ist auf die Kontraktion riesiger Nebel (kosmischer Staub) zurückzuführen. Das Ergebnis der Kontraktion ist die Geburt eines oder mehrerer Sterne im Kern, und die verbleibenden Trümmer sammeln sich und werden absorbiert, sodass Planeten und verschiedene kleine Himmelskörper entstehen. In vielen meiner früheren Artikel habe ich den Ursprung des Universums, den Ursprung des Sonnensystems, den Ursprung der Erde und ihre Evolutionsgeschichte vorgestellt, deshalb werde ich hier nicht ins Detail gehen.

Wissenschaftliche Untersuchungen legen nahe, dass Trojaner-Asteroiden die Überreste der Entstehung größerer Planeten sind und wahrscheinlich die Grundlage für die Entstehung von Planeten und Satelliten bilden. Da die Umlaufbahnen dieser Asteroiden oder Satelliten instabil sind, können sie eine Gefahr für die Planeten darstellen. Einige Wissenschaftler glauben, dass der marsgroße Planet, der vor 4,5 Milliarden Jahren auf die Erde traf, möglicherweise im Lagrange-Punkt der Erdumlaufbahn verborgen war und die Erde aufgrund von Bahnstörungen traf.

Wissenschaftler nannten den Planeten, der die Erde traf, „Theia“. Durch den engen Kontakt mit der Erde kam es zu einer Neigung der Erdachse, die eine Schiefe von 23,44 Grad ergab. Von da an gab es auf der Erde vier Jahreszeiten: Frühling, Sommer, Herbst und Winter. Die durch die Kollision entstandene Lava und der Staub kondensierten zum Mond und sorgten für größere Gezeiten auf der Erde. Diese Mutationen und Bedingungen führten unerwartet zum Leben auf der Erde und zu Ihnen und mir heute.

Daher gehen Wissenschaftler davon aus, dass diese Trojaner-Asteroiden aus derselben Zeit stammen, in der auch die Sonne und die Planeten entstanden sind. Sie sind die ältesten Fossilien des Sonnensystems und enthalten den Code für die Entstehung des Sonnensystems. Sie sind daher „Zeitkapseln“ des Sonnensystems. Eine eingehende Analyse und ein Verständnis dieser Art von „Zeitkapsel“ werden uns ein klareres Verständnis der Vergangenheit und Gegenwart des Sonnensystems ermöglichen.

So entstand Lucy, die die wichtige Aufgabe der menschlichen Erforschung des Sonnensystems und der Erde übernimmt und die Frage aufwirft, woher die Menschen selbst kommen und wohin sie in Zukunft gehen werden. Natürlich ist diese Art der Erforschung nur ein kleines Stück im Puzzle der umfassenden Erforschung des Universums und der Natur durch den Menschen. Nur wenn wir in Zukunft Tausende und Millionen kleiner Entdeckungsstücke zusammenfügen, können wir einen Einblick in die Geheimnisse und das Gesamtbild der Welt und von uns selbst gewinnen.

Lucys besondere Mission/

Die Gesamtinvestition in die Lucy-Mission belief sich auf 981 Millionen US-Dollar, was viel erscheint, sie gilt jedoch als die „geizigste“ Mission in der Geschichte der NASA.

Dies liegt daran, dass Lucys Mission sehr anspruchsvoll ist. Im Gegensatz zu früheren Asteroidensonden, die nur ein oder zwei Asteroiden erkennen müssen, wird sie nacheinander acht Asteroiden erkunden. Auf diese Weise betragen die Kosten für jeden Asteroiden nur etwas über 100 Millionen US-Dollar, weshalb man von der billigsten interstellaren Erkundung der Geschichte spricht.

Die Lucy-Sonde ist etwa 5 Meter hoch, hat ein Startgewicht von etwa 1.550 Kilogramm und ein Trockengewicht von 821 Kilogramm. Zu den wichtigsten Instrumenten, die es mit sich führt, gehören: Wärmeemissionsspektrometer, Fernaufklärungsbildgeber, Infrarot-Bildgebungsspektrometer, multispektrale Bildgebungskamera für sichtbares Licht usw. und natürlich die notwendige Navigations- und Kommunikationsausrüstung für den Kontakt mit der Erde, Energiebatterien usw.

Ein wesentliches Merkmal von Lucy ist, dass sie mit zwei riesigen kreisförmigen Solarmodulen ausgestattet ist, die im entfalteten Zustand eine Gesamtbreite von 14,25 Metern und eine Nutzfläche von 51 Quadratmetern haben. Die Sonnenlichtintensität in der Nähe des Trojanischen Asteroidengürtels des Jupiters beträgt weniger als 3 % der Intensität auf der Erde. Um Lucys Strombedarf zu decken, ist sie mit einer riesigen Solaranlage ausgestattet. Diese Solaranlage kann im schwachen Sonnenlicht der Jupiterumlaufbahn 500 Watt Leistung erzeugen, während Lucy nur 82 Watt Leistung benötigt, um den gesamten normalen Bedarf zu decken.

Dies scheint sehr konservativ zu sein, doch was nach dem Start geschah, bestätigte die Weitsicht der Wissenschaftler.

Während ihrer zwölfjährigen Mission wird Lucy durch den Gravitationsschleudereffekt der Erde dreimal beschleunigt und erreicht schließlich eine Geschwindigkeit von 560.000 Kilometern pro Stunde oder 155,6 Kilometern pro Sekunde. Diese drei „Kreise“ um die Erde schienen den Kreis immer größer zu machen, und schließlich war der Kreis groß genug, um in die Umlaufbahn des Jupiters einzutreten und in die Trojaner-Asteroidengruppe des Jupiters einzudringen.

Die Vorbeiflüge werden im Oktober 2022, Dezember 2024 und Dezember 2039 stattfinden. Nachdem Lucy bei ihrem zweiten Vorbeiflug an der Erde beschleunigt hat, wird sie direkt auf die Umlaufbahn des Jupiters zusteuern. Im April 2025 wird Lucy auf dem Weg in die Umlaufbahn des Jupiters ihre erste Asteroidenerkundungsmission durchführen.

Dieser Asteroid heißt Polymele. Es handelt sich nicht um einen Trojanischen Asteroiden in der Umlaufbahn des Jupiters, sondern um ein Mitglied des Hauptasteroidengürtels zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter. Polymele ist sehr klein, seine breiteste Stelle ist nur 27 Kilometer breit, aber es ist überraschend, dass es tatsächlich einen Satelliten hat! Am 27. März dieses Jahres entdeckte das Lucy-Team einen „kleinen Mond“, der den Asteroiden in 200 Kilometern Entfernung umkreist und einen Durchmesser von nur etwa 5 Kilometern hat.

Das Missionsteam ist sehr aufgeregt. Die Entdeckungen kamen eine nach der anderen, noch bevor Lucy überhaupt etwas unternahm. Wir können davon ausgehen, dass Lucy der Menschheit noch weitere Überraschungen bescheren wird, wenn sie ihre Augen öffnet und die immer näher kommenden Asteroiden betrachtet.

Leider gibt es immer ein Schlupfloch und nicht alle Geschichten rund um Lucy sind gut. Tatsächlich geriet das Unternehmen schon bei der Abreise in Schwierigkeiten. Einer Erklärung der NASA zufolge kam es bei Lucy kurz nach dem Start zu einer Fehlfunktion. Beim Ausfahren der Solarmodule war nur eines vollständig geöffnet und verriegelt, das andere war nicht vollständig ausgefahren.

Bald fanden die NASA-Wissenschaftler die Grundursache für den Plattenfehler: Ein Seil, mit dem die Platten auseinandergezogen wurden, hatte sich verheddert. Anschließend wurden zwei Lösungen entwickelt, um den Fehler per Fernsteuerung zu beheben. Um sicherzustellen, dass keine Fehler auftreten, ist eine hochpräzise Software erforderlich, die den Reparaturvorgang simuliert, um sicherzustellen, dass keine Fehler auftreten, bevor Reparaturvorgänge an der Fernbedienung durchgeführt werden können.

Nach 13 Simulationstests führte die Reparatur-Taskforce zwischen Mai und Juni dieses Jahres sorgfältig sieben Reparaturarbeiten an Lucy durch und erzielte schließlich relativ zufriedenstellende Ergebnisse. Obwohl das fehlerhafte Solarpanel nicht vollständig ausgefahren und verriegelt wurde, wurde das Seil erneut festgezogen und der Ausfahrgrad hat 357 Grad erreicht, was 99 % der vollständigen 360-Grad-Ausfahrt entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass die Mission nicht beeinträchtigt wird.

Jetzt müssen wir nur noch auf den Abschluss der dreistufigen Mission warten: Der erste Schritt besteht darin, sich im Jahr 2025 dem ersten Asteroiden des Hauptgürtels zu nähern, um ihn zu erkunden. Nach einem kleinen Test werden wir etwa im Jahr 2027 die Asteroidengruppe Trojan L4 in der Umlaufbahn des Jupiters erreichen und nacheinander vier der festgelegten Ziele erkunden. Anschließend beginnen wir mit einem langen, fünfjährigen Übergang, um die Asteroidengruppe L5 zu erreichen und im Jahr 2033 alle Asteroidenerkundungsmissionen abzuschließen.

Wenn Lucy nach Abschluss ihrer zwölfjährigen Erkundungsmission noch über Energie verfügt, wird ihr die NASA eine neue Mission zuweisen. Diese einsamen Helden aus der Ferne sind die treuesten Freunde der Menschheit und würden niemals mit ihr verhandeln. Ihre ultimative Mission besteht darin, sich für die Menschheit zu opfern und schließlich im weiten Weltraum zu verschwinden. Vielleicht werden sie in ferner Zukunft, wenn die Menschen verschwunden sind, ihre Versprechen gegenüber den Menschen noch immer einhalten und stillschweigend von der Existenz der Menschen in der Vergangenheit zeugen.

An dieser Stelle wünsche ich Lucy eine sichere Reise und hoffe, dass sie der Menschheit auch in den nächsten zehn Jahren neue Entdeckungen, Freude und Überraschungen bescheren wird. Was denkst du darüber? Willkommen zum Diskutieren und Kommentieren.

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