На самом краю нашей Солнечной системы находится астероид, который очень заинтересовал ученых. 16 Психея, как он называется, полностью состоит из металла, предположительно – ферроникеля. Главная интрига исследователей – как он образовался, так как многие эксперты предполагают, что он представляет собой ядро мертвой планеты.

Известно, что металлические астероиды начали образовываться в самые ранние годы формирования Солнечной системы. Предполагается, что изначально они представляли собой плавающие в космосе сгустки расплавленного железа, но со временем они начали охлаждаться и обрастать твердой оболочкой. При этом жидкое железо явно пыталось пробиться наружу и оказывало давление на металлическую корочку.

Вулканическими свойствами могли обладать далеко не все астероиды из металла. Дело в том, что некоторые из них затвердевали от середины, в то время как другие начинали твердеть снаружи. Именно последние в конечном счете и оказывались способными к извержению горячих сгустков. Примечательно, если астероид состоял из чистого железа, то горячая жидкость могла просто растекаться по твердой оболочке. Если же в состав входили газы и другие соединения, то извержение сопровождалось взрывом.

(16) Психе́я (лат. Psyche) – астероид главного пояса, который принадлежит к богатому металлами спектральному классу M. Благодаря значительным размерам и высокому содержанию металлов в породе на него приходится почти 1% массы всех тел пояса астероидов, что позволяет ему входить в десятку самых массивных астероидов главного пояса. Он был открыт 17 марта 1852 года итальянским астрономом Аннибале де Гаспарисом в обсерватории Каподимонте в Неаполе и назван в честь Психеи, олицетворения души в древнегреческой мифологии.

Первоначально первые астероиды получали специальные символы наряду с планетами. Но впоследствии, когда количество открытых астероидов перевалило за полтора десятка, от этой системы решено было отказаться. Взамен неё в 1851 году немецкий астроном Иоганн Энкепредложил использовать перед названием астероида его порядковый номер, заключённый в круглые скобки. А Психея как раз и стала первым астероидом, который был открыт после утверждения этого предложения.

Результаты радиолокационных исследований конца XX века говорили о довольно высоком содержании железа и никеля в породах астероида, причём без всяких примесей воды или водосодержащих минералов, что является довольно большой редкостью среди металлических астероидов класса M.Также было обнаружено небольшое количество пироксенов. На основании этого можно было бы предположить, что Психея представляет собой не что иное, как фрагмент, – а именно металлическое ядро, – более крупного тела, протоастероида, который был впоследствии разрушен в результате столкновения с другим крупным объектом.

Однако, сведения, полученные с инфракрасного телескопа НАСА IRTF и проанализированные учёными Аризонского университета изучения Луны и планет (UALPL), показывают, что на поверхности Психеи есть признаки присутствия воды или гидроксила. Одно из предположений астрономов, что вода на Психею могла попасть вместе с малыми астероидами, содержащими в своём составе летучие вещества – углерод, водород и воду.

Впрочем, если бы Психея являлась остатком некоего родительского тела, то можно было бы ожидать присутствия и других фрагментов этого тела на подобных орбитах, как в случае с астероидом Веста. Тем не менее, астрономические наблюдения показывают их полное отсутствие – Психея не входит ни в одно астероидное семейство. Согласно одной из гипотез, катастрофа произошла в самом начале истории Солнечной системы и все следы столкновения, вроде пыли и мелких фрагментов, были рассеянны за миллиарды лет, прошедших со времени этой катастрофы. Подобное могло произойти за счёт дальнейших столкновений этих фрагментов с другими астероидами, а также их попадания в зоны орбитальных резонансов, которые могли исказить их орбиты до неузнаваемости.

Большие размеры и высокая плотность делает Психею достаточно массивной, чтобы оказывать гравитационные возмущения на орбиты других более мелких астероидов, в случае их сближения с нею. Подобные события позволяют с довольно высокой степенью точности измерить массу этого тела. Первоначально масса астероида оценивалась в 5х10¹⁹ кг, а плотность – в 6,49±2,94 г/см³, но впоследствии оценка массы была снижена до 2,57х10¹⁹ кг. По последним данным масса Психеи составляет 2,27х10¹⁹ кг.

Вместе с тем велись наблюдения с целью установления размеров астероида, на основании которых также можно было бы судить о плотности этого тела. Так по данным инфракрасного телескопа IRAS максимальный размер Психеи первоначально оценивался в 253 км, но анализ покрытия звёзд, наблюдавшихся в Мексике 22 марта и 16 мая 2002 года, позволил идентифицировать его как эллипсоид с размерами 214×181×145 км и плотностью соответственно 3,3±0,7 г/см³.

Также, на основании кривой блеска астероида, установлено что его ось вращения ориентирована на одну из двух возможных точек с координатами (β, λ) = (−9°, 35°) и (β, λ) = (−2°, 215°) с точностью до ±10°. Это свидетельствует о наклоне оси вращения астероида приблизительно 95° – то есть он вращается «лёжа на боку», как и планета Уран.

В честь астероида назван проект NASA «Psyche[en]», который должен изучить его магнитные свойства. АМС планировалось запустить в октябре 2023 года и после гравитационных манёвров около Земли в 2024 году и около Марса в 2025 году прибыть к астероиду в 2030 году. Через год после прибытия зонд должен начать спускаться по спиральной орбите к поверхности астероида – максимальное сближение составит 105,5 км. После дополнительных расчётов в NASA решили отправить зонд к астероиду в 2022 году. Это позволит не использовать тепловые щиты и не совершать гравитационный манёвр у Земли, а зонд при этом достигнет астероида на 4 года раньше в 2026 году, совершив лишь один гравитационный манёвр у Марса в 2023 году.

Многие астероиды и кометы являются примитивными протопланетными телами, образующиеся из того же пылевого облака, из которого вышла наша солнечная система. Когда эти протопланетные тела сталкиваются, гравитация тянет их друг к другу, создавая более крупные тела.

И, в конечном счете, эти тела становятся большими и начинают частично расплавляться, при этом тяжелые материалы, такие как железо и никель, опускаются в центр, образуя ядро, а более легкий материал, такой как кремний, поднимается на поверхность. Этот процесс, известный как дифференциация, и объясняет, почему Земля и другие планеты, такие как Меркурий, Венера или Марс, имеют железное ядро и богатую кремнием мантию и кору.

Астероид Психея 16, в отличие от своих соседей, практически полностью состоит из металлов. В основном это железо и никель. И в связи со сказанным, существует предположение, что астероид когда-то являлся частью планеты, а именно – был ее ядром. Но в результате серий столкновений, произошедших, судя по всему, на заре зарождения нашей солнечной системы, от планеты осталось только лишь металлическое ядро, которое постепенно остыло.

Так вот, миссия к астероиду определит: является ли Психея 16 ядром погибшей планетой и сколько ему лет. А если это все же астероид, то какой был механизм образования столь специфического космического тела. Для проведения этих исследования полезная нагрузка космического корабля приборами будет включать в себя магнитометры, мультиспектральные тепловизоры, гамма-лучевые и нейтронные спектрометры.

Еще одной важной задачей этой миссии будет выяснение возможности разработки, добычи и переработки полезных ископаемых на астероидах в условиях открытого космоса. Это даст возможность вывести за пределы Земли экологически вредные методы добычи и переработки. Кстати говоря, уже многие страны, как и частные компании, вплотную занялись вопросом добычи полезных ископаемых в космосе.

Если бы астероид каким-то образом переместить на Землю, то это, скорее всего, обрушило бы мировую экономику. С чем это связано? А с тем, что даже по скромным подсчетам, при действующих на сегодня ценах, оценочная стоимость металла в астероиде составляет $10 квинтиллионов.

А мировая экономика оценивается в каких-то $73,7 триллионов. А такое количество металлов разом бы обесценило своих «земных» коллег. А ведь в астероиде не только железо и никель, но и золото, и платина. А также куча редкоземельных металлов, чья высокая стоимость обусловлена их мизерным содержанием в земной коре.

Но NASA не планирует «тащить» астероид к Земле, а вместо этого займется его исследованием на месте. Существует подозрение, что на Психее 16 присутствуют залежи воды в виде льда. А это открытие может сделать астероид промежуточной сырьевой точкой на пути к колонизации Марса человечеством.

Согласно уже озвученным планам, в 2022 году Космическое агентство США отправит миссию на «золотой» астероид Главного пояса, известный также как (16) Психея. Полет до его орбиты продлится до 2026-2027 года, а само пребывание на (16) Психее займет более 20 месяцев. Ученые намерены исследовать породу астероида с помощью специального оборудования: ультраспектрального томографа, гамма-лучевого и нейтронного спектрометра и магнитометра.

Астероид, сформировавшийся в результате столкновения двух небесных тел, весит менее одного процента от массы Луны. При этом в его породе содержатся платина, железо, никель и золото. 

В то время как в NASA миссию к астероиду воспринимают как чисто научную и намерены таким образом изучить формирование Солнечной системы, некоторые компании убеждены, что добыча полезных ископаемых на астероидах – перспективная индустрия.

Однако эксперты считают, что бурение астероидов и новая золотая лихорадка могут привести к краху мировой экономики. По мнению Скотта Мура, ген директора EuroSun Mining, ежегодно компании приносят на рынок около 141,75 тонны золота, но эти объемы меркнут по сравнению с тем, что мы можем добыть в космосе.

По оценке аналитиков из Allied Maket Research, к 2025 году бюджет программ по добыче ископаемых на астероидах достигнет отметки в 3,8 миллиарда долларов за счет государственных и частных инвестиций.

Компании добывающей отрасли и космические агентства интересуются не только астероидами: так, в январе ESA подписало контракт с дочерней компанией Airbus – Ariane Group – на подготовку миссии на Луну в 2025 году. На спутнике нашей планеты планируют добывать реголит, чтобы в дальнейшем использовать его как топливо для космических аппаратов.

Что бы человечество ни делало – все связано с прибылью, наживой, хоть с какой-то выгодой. Вот и очередная миссия, планируемая NASA, на сей раз направлена на полет к Психее – металлическому астероиду. 

Раньше в NASA поговаривали о более позднем сроке, но в итоге бросили вызов разработчикам. Последним придется дать результат на четыре года быстрее, чем планировалось изначально. Вроде как ускорение позволяет решить все свои научные вопросы в гораздо короткие сроки и с существенно уменьшенными затратами.

Объявления о программе Discovery направило команду на то, чтобы она использовала все шансы для запуска миссии в 2021–2023 годах. Миссия же Lucy выбрана для работы над первых запуском в 2021, а Психея – как продолжение в 2023. Однако ученые все же рассчитывают на то, что им удастся осуществить полет к Психее гораздо раньше.

Желание добиться успеха на более ранних этапах связано не с обычной прихотью – успеть раньше других, но с выгодной траекторией. Тогда получится долететь в два раза быстрее и с большой экономией топлива. Мир сумеет, наконец, увидеть своими глазами этот удивительный металлический мир. И понятно, что радость не в том, что кому-то интересно наблюдать за грудой железа. Теперь даже в космосе идет война за полезные ископаемые. А тут такая куча металла.

Если действительно удастся запустить корабль в ранние сроки, то получится хоть немного спрятаться от Солнца. Оно в это время будет довольно далеко. Так что светит очередная экономия на тепловой защите. Однако в 2023 гравитация Марса будет все еще достаточно сильной.

Корабль для миссии строится компанией Space Systems Loral (SSL), расположенной в Калифорнии. Для обновленной траектории полета пришлось модернизировать систему работы солнечных батарей. Теперь это – не четырехпанельный массив, а пятипанельный. Конструкция имеет иксобразную форму. Поскольку у нового корабля небольшой корпус и усиленные солнечные батареи, он доберется до точки прибытия очень быстро.

Психея – металлический астероид, который вращается вокруг Солнца и находится между Юпитером и Марсом. Основной состав объекта – никель-железная руда. И вот тут планируемая миссия нашла прикрытие для объяснения полета: вроде как изучение астероида поможет узнать больше о формировании Земли и прочих планет и как на процесс влияли жесточайшие столкновения с различными объектами.

Получается, что никому сам металл не нужен. Но вот благородная миссия по изучению состава блоков, составляющих астероид – как раз то, ради чего стоит тратить миллионы. Как утверждают ученые, миссия позволит понять, не является ли Психея ядром бывшей планеты, сколько ей лет, как формировалась, есть ли сходство с земным ядром.