O punktach libracyjnych układu Ziemia-Księżyc pisaliśmy już w tym roku wielokrotnie. Podczas gdy jednak o księżycach pyłowych zrobiło się głośno, nie każdy zdaje sobie sprawę z tego, że nieco podobne twory krążą też na orbicie Jowisza – w punktach libracyjnych układu Słońce–Jowisz. To tak zwane Planetoidy Trojańskie.
Jak to się stało, że nigdy wcześniej dokładnie ich nie zbadaliśmy? Ważna jest na pewno odległość. W literaturze i filmach science fiction odkrywcy kosmosu wsiadają po prostu w futurystyczne statki kosmiczne i przemierzają duże dystanse w mgnieniu oka. Jednak w praktyce taka nawigacja kosmiczna nie jest prosta, a inżynierowie misji muszą się sporo napracować, by z powodzeniem dotrzeć do obiektów krążących na orbitach dalekich planet.
Omawiana tu misja Lucy rozpocznie się już w 2021 roku. Jednak lot sondy nie polega jedynie na programowaniu jej trajektorii oraz jej stopniowym przyśpieszaniu. Aby dowiedzieć się o drobnych ciałach Układu Słonecznego jak najwięcej, misja ta ma po kolei odwiedzić aż sześć różnych planetoid krążących na różnych orbitach. Wszystko to zajmie ostatecznie… nawet 12 lat.
Misja Lucy jest kierowana przez Hala Levisona z Southwest Research Institute w Boulder w stanie Kolorado. Zarządza nią też NASA Goddard w Greenbelt, a centrum Lockheed Martin Space z Denver ma być z kolei odpowiedzialne za budowę sondy. Nazwa misji ma upamiętnić nazwę szkieletu hominina Lucy, ponieważ, na zasadzie pewnej analogii, jej badania mogą pomóc w odkryciu „skamieniałości” pozostałych po formowaniu się planet. Jednym z celów misji Lucy są jednak tak zwane Planetoidy Trojańskie – inaczej Trojańczycy. To spore skupiska skalistych ciał, które są niemal tak stare jak samo Słońce. Te obiekty mogą więc pomóc w odkryciu tajemnic wczesnego Układu Słonecznego,
Lucy napotka planetoidy pasa głównego dopiero w 2025 roku i wówczas też przeprowadzi swe pierwsze badania i testy aparatury pokładowej. Następnie, w latach 2027–2028, przyjrzy się dokładniej wybranym Trojańczykom. W 2033 roku Lucy ma z rozmachem zakończyć swą misję przelotem w pobliżu (i zbadaniem) ciekawego układu podwójnego złożonego z planetoid trojańskich krążących wokół wspólnego środka masy.
Doprowadzenie niewielkiej sondy do tych wszystkich lokalizacji będzie ogromnym wyzwaniem. Układ Słoneczny jest w ciągłym ruchu, a rozmaite siły grawitacyjne będą działać na Lucy przez cały jej lot. Aby osiągnąć poszczególne cele misji, sonda będzie maksymalnie wykorzystywać sprzyjające jej w danym czasie siły i okoliczności – większość szybkich zmian trajektorii Lucy będzie dokonywana z pomocą tak zwanej asysty grawitacyjnej, przy minimalnym użyciu własnego napędu sondy.
Lucy nigdy też nie będzie zdana jedynie na siebie. Gdy zacznie zbliżać się do poszczególnych planetoid, jej pozycja w odniesieniu do celów misji będzie na bieżąco sprawdzana i w razie potrzeby korygowana w oparciu o dane z kamer. Kontrolerzy misji na Ziemi będą więc otrzymywać informacje o jej położeniu, kierunku i prędkości. Chodzi o pewność, że sonda będzie się trzymać właściwego kursu.
Sonda Lucy – wizualizacja. Źródło: NASA
Ewentualne manewry korygujące trajektorię sondy będą szczególnie ważne, ponieważ musi się ona spotkać się z poszczególnymi Trojańczykami dokładnie na przecięciu swojej i ich płaszczyzn orbitalnych. Zmiana płaszczyzny orbitalnej statku kosmicznego wymaga dużo energii, więc manewr należy wykonać w optymalnym czasie, tak aby dotrzeć do następnego badanego ciała i jednocześnie zminimalizować zużycie paliwa.
Łączność z Lucy będzie realizowana z udziałem Deep Space Network. Szacuje się, że chwilami może być ona utracona nawet na kilkadziesiąt minut, na przykład na skutek przejścia sygnału przez plazmę słoneczną. Nie powinno to jednak stanowić poważnego problemu, gdyż sonda jest w dużej mierze autonomiczna.
Czytaj więcej:
Źródło: NASA
Na ilustracji: Trajektoria Lucy (kolor zielony). W tym układzie odniesienia Jowisz pozostaje nieruchomy. Po wystrzeleniu w kosmos w roku 2021 sonda Lucy przed dotarciem do swego celu (planetoidy trojańskie) wykona jeszcze dwa bliskie przeloty koło Ziemi. W punkcie Lagrange'a L4 układu Słońce–Jowisz sonda zbada planetoidy (3548) Eurybates (biała), (15094) Polymele (różowa), (11351) Leucus (czerwona) i (21900) Orus (czerwona) – w latach 2027–2028. Następnie znów minie Ziemię i powroci na orbitę Jowisza, tym razem do punktu L5. Tam przeleci w pobliżu obiektów (617) Patroclus-Menoetius (planetoida podwójna, kolor różowy) w roku 2033. Źródło: Southwest Research Institute
