Wissenschaftliches Neuland betritt die US-Weltraumbehörde NASA mit gleich zwei geplanten Missionen. Aus einer Auswahl von fünf Projektvorschlägen wählte sie die Missionen Lucy und Psyche als nächste Missionen im Rahmen des Discovery-Programms zur Erforschung des Sonnensystems. Lucy soll sechs besondere Asteroiden erkunden, die sich die Umlaufbahn mit dem Riesenplaneten Jupiter teilen.

Psyche soll in eine Umlaufbahn um den gleichnamigen Asteroiden (16) Psyche einschwenken, einen Asteroiden des M-Typs, der vermutlich zu einem großen Teil aus metallischem Eisen besteht. Weder Trojaner noch ein metallischer Asteroid wurden bislang aus der Nähe untersucht.

Die Mission Lucy soll im Oktober 2021 abheben und sich auf den Weg zur Jupiterumlaufbahn machen. Zunächst wird sie den Asteroiden-Hauptgürtel passieren, der sich zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter befindet. Dort soll sie im April 2025 an einem nur rund vier Kilometer großen Himmelskörper mit der Katalogbezeichnung 1981 EQ5 vorbeifliegen und aus der Nähe erkunden. Im August 2027 erreicht sie dann den Bereich der so genannten L4-Trojaner, die Jupiter um rund 60 Grad auf seiner Bahn vorauseilen. Sie befinden sich im Lagrangepunkt L4, wo ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den Schwerefeldern von Sonne und Jupiter herrscht, so dass sich dort massearme Himmelskörper für unbegrenzte Zeit aufhalten können. Sie sind weitgehend unverändertes Material aus der Zeit, als sich Jupiter gerade bildete. Somit ermöglicht ihre detaillierte Erforschung Einblicke in die damaligen Bedingungen im äußeren Sonnensystem. Derzeit sind 6456 Trojaner-Asteroiden auf der Umlaufbahn von Jupiter bekannt.

Die Raumsonde Lucy erkundet Jupiter-Trojaner (künstlerische Darstellung)
© Southwest Research Institute
(Ausschnitt)
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Im Jahr 2021 soll sich die US-Raumsonde Lucy auf den Weg zu den Trojaner-Asteroiden auf der Umlaufbahn von Jupiter begeben. Im August 2027 soll sie ihr erstes Zielobjekt, den Asteroiden Eurybates, erreichen. Die Jupiter-Trojaner umrunden die Sonne auf der gleichen Bahn wie der Riesenplanet und laufen ihm dabei entweder um 60 Grad Abstand voraus oder im gleichen Abstand hinterher.

Ihr erstes Beobachtungsobjekt wird der Trojaner Eurybates sein, der immerhin rund 64 Kilometer im Durchmesser misst. Darauf folgen in einem Zeitraum von rund einem Jahr drei weitere Trojaner-Asteroiden. Ende 2028 verlässt Lucy das Gebiet um den L4 und fliegt zurück ins innere Sonnensystem, wobei sie die Erdbahn in Richtung der L5-Trojaner passiert. Sie befinden sich am Lagrangepunkt L5 und laufen Jupiter in 60 Grad Abstand auf seiner Bahn hinterher. Dort trifft sie im März 2033 auf den Doppelkörper Patroclus und Menoetius. Patroclus hat einen Durchmesser von 113 Kilometern, Meonetius ist mit 104 Kilometer Durchmesser nur geringfügig kleiner. Mit der Passage dieses Doppelkörpers endet die Mission von Lucy nach rund zwölf Jahren. Bei der Instrumentierung greift die Projekt auf verbesserte Versionen der Instrumente LORRI und Ralph zurück, die beim Pluto-Vorbeiflug der Sonde New Horizons mit großem Erfolg zum Einsatz kamen. Dadurch lassen sich beträchtliche Entwicklungskosten einsparen.

(16) Psyche – der Kern eines gestorbenen Kleinplaneten?

Der rund 210 Kilometer große Asteroid (16) Psyche umrundet die Sonne im Asteroiden-Hauptgürtel in einem mittleren Abstand von rund dem 2,9-fachen der Distanz Erde–Sonne. Beobachtungen mit erdgebundenen Teleskopen und mit Radar zeigten, dass dieser Himmelskörper sehr ungewöhnlich zusammengesetzt sein muss. Die Daten belegen, dass (16) Psyche zum größten Teil aus metallischem Eisen und Nickel besteht. Damit dürfte es sich bei diesem Objekt um den Eisenkern eines einstmals beträchtlich größeren Himmelskörpers handeln, der schon in der Frühzeit des Sonnensystems durch heftige Kollisionen mit anderen Asteroiden zerstört wurde. Möglicherweise ist (16) Psyche auch die Quelle eines Teils der auf der Erde aufgefundenen Eisenmeteoriten.

Die Raumsonde Psyche im Umlauf um (16) Psyche (künstlerische Darstellung)
© Illustration: SSL/ASU/P. Rubin/NASA/JPL-Caltech
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Ab dem Jahr 2030 soll die US-Raumsonde Psyche den gleichnamigen Asteroiden auf wechselnden Umlaufbahnen aus der Nähe erkunden.

Die Raumsonde Psyche soll im Oktober 2023 starten und im Jahr 2030 ihr Zielobjekt erreichen. Um dorthin zu gelangen, muss die Sonde im Jahr 2024 an der Erde vorbeifliegen, gefolgt von einer dichten Passage des Roten Planeten Mars im nächsten Jahr. Die Sonde wird für rund ein Jahr in eine Umlaufbahn um (16) Psyche einschwenken und sie eingehend im Detail erkunden. Die Instrumentierung besteht aus Magnetometern zur Messung von eventuellen Magnetfeldern, einer Multispektralkamera zur Kartierung der Oberfläche und einem Gammastrahlen- und Neutrononspektrometer zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung.