Lucy (missione spaziale)

Lucy è una missione spaziale esplorativa della NASA diretta verso 4 asteroidi troiani di Giove, che condividono la loro orbita attorno al Sole con Giove.

Il 4 gennaio 2017 venne scelta, assieme a Psyche, come tredicesima missione del Programma Discovery.

È stata intitolata in onore dell'ominide Lucy; infatti si prevede che lo studio dei troiani rivelerà informazioni sulla formazione di un pianeta, essendo gli scarti dei materiali che si conglomerarono nella prima fase del Sistema solare, formando pianeti e altri corpi celesti. L'australopiteco venne a sua volta intitolato in onore di una canzone dei Beatles, "Lucy in the Sky with Diamonds".

Il carico scientifico della sonda include 3 strumenti: una fotocamera nel visibile ad alta risoluzione, uno spettrometro fotografico nel visibile e vicino infrarosso, e uno spettrometro termico nell'infrarosso.

Il principal investigator è Harold F. Levison del Southwest Research Institute a Boulder, nel Colorado, assieme a Catherine Olkin del Southwest Research Institute, mentre il progetto verrà gestito dal Goddard Space Flight Center.

L'esplorazione dei troiani di Giove è uno degli obiettivi ad alta priorità sottolineati dal Planetary Science Decadal Survey. Essi vennero sempre osservati da telescopi a terra e dal Wide-field Infrared Survey Explorer come oggetti oscuri che riflettono poca luce solare. Giove è a 5,2 au, circa 5 volte la distanza tra Terra e Sole che è di circa 150 milioni di chilometri; per questo i troiani sembrano più lontani o vicini al Sole a seconda della geometria delle loro orbite. Ce ne potrebbero essere molti anche nella cintura principale.

Storia

Lucy venne sviluppata come parte di una serie di proposte per le missioni successive del Programma Discovery, concluse nel febbraio 2015. Le proposte dovevano essere adatte a un lancio nel 2021 e ne vennero ricevute 28.

Il 30 settembre 2015 Lucy venne selezionata come una delle cinque missioni finaliste, di cui ciascuna avrebbe ricevuto 3 milioni di dollari per produrre studi ed analisi più profondi. Le altre erano DAVINCI, NEOCam, Psyche e VERITAS.

Il 4 gennaio 2017 due delle finaliste – Lucy e Psyche – vennero selezionate.

Carico scientifico

La strumentazione include:

Ralph – Mappatura spettroscopica nell'infrarosso e fotografia pancromatica e nel visibile. Ralph è basato sullo strumento Ralph a bordo del New Horizons e verrà costruito dal Goddard Space Flight Center.
LORRI – fotocamera nel visibile ad alta risoluzione. LORRI è derivato dal LORRI a bordo del New Horizons e verrà costruito dall'Applied Physics Laboratory.
TES – Thermal infrared spectrometer. TES è simile all'OTES nella missione OSIRIS-REx e verrà costruito dall'Arizona State University.
La radio science investigation determinerà la massa dei troiani utilizzando l'hardware di telecomunicazioni radio della sonda misurando l'effetto Doppler.

Obiettivi scientifici

Lucy deve contribuire a rispondere a diverse domande fondamentali esposte nel Planetary Science Decadal Survey del 2013:

Quali sono le prime fasi, condizioni e processi della formazione del Sistema Solare?
Come si sono aggregati i pianeti gassosi giganti e ci sono segni di cambiamento delle loro orbite?
Quali processi hanno contribuito all'accrescimento e che ruolo ha giocato il bombardamento da parte di grandi oggetti celesti?
Qual è l'origine dei composti organici?

Gli obiettivi scientifici fissati per la missione sono quelli di effettuare le seguenti misurazioni su tutti gli asteroidi sorvolati:

Composizione della superficie: mappa a colori, composizione, proprietà della regolite, distribuzione dei minerali, dei ghiacci e della sostanza organica
Geologia: albedo, forma, distribuzione e dimensione dei crateri, natura della crosta, datazione della superficie
Struttura: massa, densità, composizione interna (determinata tramite materiale espulso), fratture, ecc.
Numero, posizione e distribuzione dei satelliti di asteroidi di dimensioni superiori a un chilometro e spessi anelli che li circondano

Svolgimento della missione

Lucy è stata lanciata il 16 ottobre 2021 alle 11:34 CEST dalla base di Cape Canaveral per mezzo di un razzo Atlas V e sebbene poco dopo il decollo sia stato riscontrato che uno dei due pannelli solari non si sia completamente dispiegato, la sonda si sta dirigendo correttamente verso gli obiettivi dichiarati. Nel 2027 raggiungerà la nuvola troiana L₄ (un gruppo di asteroidi 60° avanti nell'orbita gioviana) eseguendo sorvoli ravvicinati di 3548 Eurybates, 15094 Polymele, 11351 Leucus e 21900 Orus. Dopo questi incontri Lucy tornerà vicino alla Terra dove eseguirà una fionda gravitazionale per raggiungere la nube di troiani L₅ (che orbita 60º indietro nell'orbita gioviana), dove visiterà il troiano binario 617 Patroclus e il suo satellite Menoetius. La sonda sorvolerà anche 52246 Donaldjohanson, un asteroide della fascia principale, nominato in onore del paleoantropologo americano Donald Johanson che partecipò alla scoperta del fossile di Lucy.