Manoressy TobiasPerkenalkan, Misi Psyche. Misi NASA ini bertujuan untuk mempelajari asteroid logam 16 Psyche di Sabuk Asteroid yang ada di antara Mars dan Jupiter.
Diluncurkan pada 13 Oktober 2023 dengan roket Falcon Heavy milik SpaceX dari NASA Kennedy Space Center di Florida, Psyche diperkirakan akan tiba di asteroid 16 Psyche pada akhir Juli 2029. Misi ini merupakan kali pertama NASA meluncurkan wahana antariksa untuk mempelajari asteroid yang kaya logam.
Perjalanan menuju Psyche boleh dikatakan ibarat perjalanan menuju inti Bumi. Asteroid ini diduga merupakan sisa inti planetesimal dari periode awal pembentukan Tata Surya. Sama seperti inti Bumi, Psyche juga kaya akan besi dan nikel. Ini membuka suatu peluang yang unik bagi para ilmuwan untuk mempelajari proses pembentukan dan evolusi planet kebumian.
Asteroid Psyche
Asteroid adalah sisa-sisa proses pembentukan Tata Surya. Mayoritas objek ini mengorbit Matahari di antara Mars dan Jupiter, terbuat dari batuan, es, dan/atau logam, memiliki bentuk tidak beraturan dengan ukuran yang sangat bervariasi. Ada asteroid yang ukurannya sebesar kerikil, namun ada juga yang diameternya sampai ratusan kilometer.
Tata Surya sendiri terbentuk sekitar 4,6 miliar tahun lalu dari awan gas dan debu yang mengalami keruntuhan gravitasi. Sebagian besar materi akan terakumulasi di bagian tengah awan dan menjadi Matahari. Selebihnya terkumpul di area piringan gas dan debu yang mengelilingi inti awan. Melalui berbagai proses tumbukan dan akresi, materi di dalam piringan kemudian akan membentuk planetesimal, cikal bakal planet, hingga akhirnya terbentuklah planet-planet yang kita kenal sekarang. Planet-planet berbatu seperti Bumi terbentuk di dekat Matahari, sedangkan planet-planet gas, seperti Jupiter, terbentuk di area yang lebih dingin, jauh dari Matahari.
Tidak semua material ini akan menjadi planet. Sebagian materi yang tersisa atau yang gagal membentuk planet akan membentuk asteroid. Salah satunya adalah 16 Psyche yang jadi saksi bisu kelahiran Tata Surya.
Asteroid 16 Psyche ditemukan pada tahun 1852 oleh astronom Italia bernama Annibale de Gasparis. Namanya diambil dari dewi jiwa dalam mitologi Yunani. Angka “16” menandakan bahwa Psyche adalah asteroid ke-16 yang pernah ditemukan.
Psyche sendiri merupakan asteroid tipe M (metallic / logam) terbesar dan salah satu objek terbesar di sabuk asteroid dengan bentuk oval seperti kentang. Apabila dianggap berbentuk bola, maka ekuivalen diameternya adalah sekitar 226 kilometer, setara dengan jarak Yogyakarta – Malang. Luas permukaan Psyche sekitar 165.800 kilometer persegi, 8% lebih luas dari luas wilayah Kalimantan Tengah. Kepadatannya diperkirakan sekitar 3.400 – 4.100 kilogram per meter kubik. Gravitasi permukaan Psyche lebih kecil dari Bumi, bahkan lebih kecil dari Bulan. Mengangkat mobil di Psyche akan terasa seperti menggendong seekor anjing besar di Bumi.
Psyche mengorbit Matahari pada jarak sekitar 3 AU (450 juta kilometer). Jarak Bumi ke Psyche bervariasi antara 2 – 4 AU. Satu tahun di Psyche ekuivalen dengan lima tahun di Bumi, sedangkan satu harinya (periode rotasi) berdurasi sekitar 4 jam 12 menit.
Komposisi Psyche
Asal-usul dan karakteristik Psyche masih belum diketahui secara pasti. Hipotesis utama para ilmuwan sejauh ini adalah Psyche merupakan sisa inti sebuah planetesimal dari periode awal pembentukan Tata Surya. Pada masa-masa ini, ada begitu banyak material batuan, es, dan lain-lain yang saling berinteraksi, bertumbukan satu sama lain. Permukaan dan lapisan mantel planetesimal ini kemungkinan telah tergerus akibat proses tumbukan dengan berbagai objek yang terjadi hampir terus-menerus secara konstan, hingga akhirnya menyisakan hanya intinya saja yang kaya akan besi dan nikel.
Salah satu data yang mendukung hipotesis ini diperoleh dari pengamatan dengan teleskop SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) milik NASA. Pada Februari 2022, tim dari Ames Research Center dan Southwest Research Institute menggunakan kamera inframerah tengah pada teleskop tersebut untuk mengukur emisivitas dan porositas pada area kutub utara Psyche.
Tim yang dipimpin oleh Maggie McAdam dan Anicia Arredondo tersebut menemukan bahwa profil emisivitas Psyche ternyata datar. Profil datar yang diperoleh dengan kamera inframerah tengah biasanya diasosiasikan dengan objek logam. Hal ini mengindikasikan bahwa Psyche kemungkinan adalah objek yang kaya akan material logam.
Temuan lain yang menarik adalah tidak adanya fitur spektrum yang disebut plato 10 mikron pada data SOFIA. Fitur ini biasanya ditemukan pada objek yang memiliki permukaan halus dan berdebu lepas, seperti regolith Bulan. Namun, fitur ini ditemukan pada berbagai penelitian sebelumnya yang mengamati bagian kutub selatan dari asteroid Psyche. Hal ini mengindikasikan adanya variasi komposisi material pada permukaaan Psyche.
Penyebab perbedaan komposisi ini belum diketahui secara pasti. Hipotesis yang diajukan para ilmuwan adalah bahwa material regolith pada kutub selatan Psyche terlontar dari bagian lain di asteroid tersebut akibat proses tumbukan. Ide ini didukung dengan berbagai pengamatan sebelumnya pada gelombang radio (dengan teleskop Arecibo dan ALMA) dan optik (dengan teleskop Keck dan VLT) yang menemukan bukti keberadaan kawah tumbukan dan depresi yang besar pada permukaan Psyche.
Ukuran Psyche yang cukup besar juga mengindikasikan adanya proses diferensiasi, di mana terjadi pemisahan material ke lapisan-lapisan yang berbeda dalam suatu objek. Material yang lebih berat akan “tenggelam” ke bagian tengah objek dan membentuk inti.
Berbagai karakteristik inilah yang menjadikan Psyche terpilih sebagai misi ke-14 dalam Discovery Program NASA. Apabila dugaan para ilmuwan benar, maka Psyche dapat menjawab beberapa pertanyaan terpenting terkait proses pembentukan planet, terutama planet berbatu seperti Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars.
Untuk dapat menjawab berbagai pertanyaan dan kontradiksi yang ada, Psyche harus dikunjungi dan diamati dari jarak dekat. Inilah yang hendak dicapai NASA dengan misi Psyche.
Wahana dan Tujuan Psyche
Misi Psyche adalah kolaborasi antara NASA, Arizona State University, Maxar Technologies, dan berbagai institusi lain. Lindy Elkins-Tanton dari Arizona State University menjadi penyidik utama atau ketua tim untuk misi ini. Dalam pelaksanaan, Jet Propulsion Laboratory, di bawah naungan NASA dan Caltech, bertanggung jawab atas manajemen misi secara keseluruhan, system engineering, integrasi dan pengujian, serta pengoperasian misi. Sementara itu, Maxar Technologies di Palo Alto, California, menyumbangkan kerangka utama Psyche dan mayoritas sistem perangkat kerasnya. Operasi peluncuran ditangani oleh Kennedy Space Center di Florida.
Wahana Psyche terdiri atas badan utama (bus), dua rangkaian panel surya, serta beberapa instrumentasi untuk tujuan ilmiahnya. Psyche dengan rangkaian panel suryanya berukuran panjang 24,8 meter dan lebar 7,3 meter, kurang lebih seukuran lapangan tenis. Badan utama wahana ini berukuran 4,9 x 2,2 x 2,4 meter, seperti ukuran mobil van. Massa Psyche sendiri berkisar 2.747 kilogram.
Tiap rangkaian panel surya pada Psyche memiliki lima panel. Rangkaian panel ini akan menghasilkan daya sebesar 21 kilowatt saat Psyche meninggalkan Bumi dan 2,3 – 3,4 kilowatt saat Psyche mengorbit asteroid tujuannya.
Psyche memiliki sejumlah tujuan ilmiah:
- Menentukan apakah Psyche adalah inti sebuah planetesimal.
- Menentukan usia relatif dari bagian-bagian permukaan Psyche.
- Menentukan komposisi material yang terdapat pada Psyche.
- Menentukan kondisi ketika Psyche terbentuk dan perbedaannya dengan inti Bumi.
- Karakterisasi permukaan dan topografi Psyche.
Untuk menjawab tujuan ini, Psyche dilengkapi dengan sejumlah instrumentasi:
- The Multispectral Imager untuk pengambilan citra resolusi tinggi pada panjang gelombang cahaya tampak dan inframerah dekat. Instrumen ini memiliki dua kamera untuk memperoleh data topografi dan mineralogi Psyche, dan dapat membedakan antara material logam dan silikat.
- The Gamma-Ray and Neutron Spectrometer untuk mengukur dan memetakan komposisi elemen pada permukaan Psyche menggunakan sinar gamma dan neutron yang dipancarkan ketika partikel berenergi tinggi (sinar kosmik) mengenai permukaan asteroid.
- Magnetometer untuk mengukur sisa medan magnet Psyche. Ini diperlukan untuk menentukan apakah Psyche merupakan sisa material inti dari planetesimal.
- Radio Science. Sistem telekomunikasi gelombang radio pita X pada wahana Psyche juga digunakan untuk mengukur medan gravitasi asteroid Psyche. Kombinasi pengukuran ini dengan data topografi dapat memberikan informasi mengenai struktur interior Psyche.
Selain itu, Psyche juga membawa teknologi Deep Space Optical Communication (DSOC) yang akan diuji dalam dua tahun pertama perjalanan menuju Psyche. Ini merupakan eksperimen untuk menguji penggunaan laser inframerah dekat untuk transmisi data antara Bumi dengan wahana antariksa pada jarak jauh, di luar orbit Bulan. Laser digunakan karena dapat mengakomodasi volume data yang lebih besar daripada frekuensi gelombang radio biasa, tanpa banyak penambahan peralatan yang dapat membebani wahana antariksa. Apabila sukses, teknologi ini akan menjadi bagian penting dalam misi-misi eksplorasi di masa depan, baik berawak maupun robotik.
Rencana Misi
Psyche sukses diluncurkan pada hari Jumat, 13 Oktober 2023, pukul 10:19 pagi EDT (21:19 WIB) dari Launch Complex 39A, Kennedy Space Center, Florida, dengan menggunakan roket Falcon Heavy milik SpaceX. Sekitar satu jam pasca peluncuran, Psyche memasuki safe mode. Pada pukul 11:50 pagi EDT (22:50 WIB), komunikasi mulai terjalin antara Psyche dengan Deep Space Network NASA di Canberra, Australia. Laporan awal telemetri menunjukkan bahwa Psyche berada dalam kondisi baik.
Dalam perjalanannya, Psyche akan menempuh jarak sejauh 3,6 miliar kilometer selama enam tahun. Untuk menempuh jarak tersebut, Psyche dilengkapi dengan sistem propulsi elektrik surya berdaya dorong rendah yang berbasis efek Hall. Sistem ini menghasilkan gaya dorong dengan memanfaatkan medan elektromagnetik untuk mengakselerasi dan melepaskan ion xenon. Psyche memiliki empat mesin pendorong yang dinyalakan secara bergantian dengan daya dorong yang dihasilkan berkisar 240 milinewton; rasanya seperti memegang satu baterai AA di tangan. Psyche akan membawa 82 liter xenon atau setara dengan 1.085 kilogram.
Rencana perjalanan Psyche digambarkan dalam grafik di bawah. Jalur lintasan orbit Psyche digambarkan dengan warna ungu gelap. Garis putus-putus merah melambangkan waktu pengujian DSOC.
Psyche direncanakan tiba di sekitar orbit Mars pada bulan Mei 2026 dan akan melakukan terbang lintas. Tujuannya, Psyche akan memanfaatkan medan gravitasi Mars untuk menambah kecepatan dan mengubah arah lintasannya menuju sabuk asteroid. Wahana Psyche diharapkan tiba di asteroid tujuannya pada Juli 2029 untuk menjalankan misinya sampai dengan November 2031.
Kurva hitam-putih pada bagian luar grafik di atas menunjukkan persentase permukaan asteroid yang akan tersinari oleh Matahari selama wahana Psyche mengorbit asteroid tersebut. Perbedaan iluminasi ini mempengaruhi pengamatan apa yang dapat dilakukan.
Dengan demikian, orbit Psyche dibagi menjadi empat, berdasarkan jenis pengamatan serta ketinggian atau jarak wahana dari asteroid: A (tertinggi / paling jauh), B (dibagi dua: B1 dan B2), C, dan D (terendah / paling dekat). Berdasarkan grafik di atas, urutan orbit Psyche adalah A, B1, D, C, B2. Orbit A bertujuan untuk pemetaan awal dan karakterisasi medan magnet, orbit B untuk topografi atau pemetaan permukaan, orbit D untuk komposisi material permukaan, dan orbit C untuk pengukuran medan gravitasi.
Sebuah Awal Perjalanan
Saat ini, Psyche memasuki fase commissioning, 100 hari pertama pasca peluncuran. Ini adalah masa pemeriksaan awal untuk memastikan seluruh sistem penerbangan bekerja dengan baik. Saat tulisan ini dibuat, Psyche telah menempuh jarak lebih dari 3,1 juta kilometer dari Bumi.
Pemeriksaan aktif untuk instrumentasi akan dilaksanakan sekitar enam minggu pasca peluncuran. Pada periode ini, kamera pada Psyche akan melakukan kalibrasi dengan mengambil citra bintang standar dan gugus bintang pada beberapa panjang gelombang yang berbeda. Citra mentah dari hasil kalibrasi tersebut rencananya akan dirilis ke khalayak umum. Sedangkan pengujian untuk DSOC sendiri akan dilakukan tiga minggu pasca peluncuran, ketika Psyche berada pada jarak sekitar 7,5 juta kilometer dari Bumi.
Ini masihlah awal perjalanan Psyche menuju sabuk asteroid antara Mars dan Jupiter. Sebuah upaya kolaboratif antara lembaga pemerintah, perguruan tinggi, dan industri untuk menjawab tantangan teknologi dan pertanyaan ilmiah terkait asal muasal dan proses kelahiran planet yang kita huni saat ini. Sampai berbagai pertanyaan ini terjawab, kita masih perlu menunggu enam tahun lagi.
Avivah Yamani
Ni Nyoman Dhitasari
Tulis Komentar