Кафедра общей и прикладной геофизики 
Астероид (16) Психея (лат. Psyche) — одно из самых интересных и загадочных тел в главном поясе астероидов, расположенном между орбитами Марса и Юпитера. Он был открыт в 1852 году итальянским астрономом Аннибале де Гаспарисом и назван в честь Психеи — олицетворения души в древнегреческой мифологии. Это очень необычный астероид. Он сильно отличается от своих соседей — тысяч других малых небесных тел пояса астероидов. Астероид Психея относится к малоизученному спектральному классу М — это астероиды, практически полностью состоящие из металлов. Высокая плотность в сочетании с немаленьким размером делают Психею необычайно тяжелой. По массе Психея занимает 11-е место среди астероидов главного пояса.
Результаты радиолокационных и спектральных исследований говорят о высоком содержании в составе астероида не только металлического железа и никеля, но и металлов более тяжелых и более ценных — золота и металлов платиновой группы. При оценочных содержаниях около 0,5% общие запасы благородных металлов в породах Психеи должны составлять около 110 млрд тонн. Если бы это космическое тело можно было бы каким-то образом доставить к Земле и переработать, то по расчетам стоимость только железа, извлеченного из него, составила бы 10 квинтиллионов долларов (10 миллиардов миллиардов или просто 10·1018 долларов)!
Добыча золота в космосе — реальность?
По сообщению портала Oil Price, Психея всерьез рассматривается в качестве объекта номер один для начала добычи полезных ископаемых в космосе!
«Как только мы все подготовим, возможности станут почти безграничными, — сказал в беседе с ВВС Митч Хантер-Скуллион, основатель британской компании Asteroid Mining Company. — Те, кто наберется смелости, смогут заработать астрономические деньги». Asteroid Mining планирует начать добычу в космосе к 2030 году.
Однако эксперты считают, что бурение астероидов и новая золотая лихорадка могут привести к краху мировой экономики. По мнению Скотта Мура, гендиректора 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.
«Вы не можете думать о космической добыче как о чем-то, что случится через 25 или 50 лет, — говорит Мур. — Это уже происходит. И Пояс астероидов — только один аспект этого рынка. Весь космический рынок уже стоит сотни миллиардов».
Даже в крошечном Люксембурге с 2016 года зарегистрировано 10 компаний, планирующих космическую добычу на околоземных астероидах и Луне.
К Луне компании добывающей отрасли и космические агентства также проявляют огромный интерес. В январе 2019 года Европейское космическое агентство (ESA) подписало контракт с ArianeGroup (дочерней компанией Airbus) на подготовку миссии на Луну до 2025 года. На Луне планируют добывать реголит (сыпучий лунный грунт, образовавшийся в результате космического выветривания), из которого в лунных условиях можно получать металлические сплавы и кислород. Кислород необходим, во-первых, для дыхания экипажу миссии, а во-вторых, в жидком виде он используется в качестве окислителя во многих видах двухкомпонентного ракетного топлива, причем на него приходится бо́льшая часть массы. Возможность дозаправки необходима как для более успешного освоения Луны, так и для полетов в дальний космос.
Между тем японская компания iSpace заявила, что ее первые аппараты отправятся на Луну уже в 2020-м и 2021-м, а к 2030 году начнется активная эксплуатация ресурсов спутника.
Психея поможет изучить Землю
Огромный интерес астероид Психея представляет и с другой точки зрения. Согласно основной гипотезе астрофизиков, Психея — это металлическое ядро или фрагмент ядра протопланеты, которая на заре формирования Солнечной системы разрушилась из-за столкновения с другим крупным небесным телом. В результате столкновения силикатные породы оболочек, окружающих металлическое ядро, были отколоты и разлетелись. Сейчас поверхность астероида примерно на 90% состоит из металлов и на 10% — из силикатов.
Если удастся добраться до Психеи, то мы сможем не только понять, как она образовалась, но и расширить свои знания о ранних этапах формирования планет Солнечной системы в целом и Земли в частности. Ведь ядро Земли тоже предположительно состоит из железа и никеля, но получить к нему доступ нам вряд ли когда-нибудь удастся.
Остался ровно 1 год до полета к Психее
NASA завершает работы по проектированию космического корабля «Психея», который будет отправлен к астероиду в августе 2022 года с запланированным прибытием к нему в 2026 году. Бюджет проекта составляет 450 млн долларов.
Орбитальный корабль будет оборудован:
- магнитометром для измерения остаточного магнитного поля астероида;
- камерой для спектрозональной съемки, обеспечивающей высокое разрешение изображений и использующей специальные фильтры, позволяющие различить металлические и силикатные составляющие на поверхности астероида;
- спектрометрами гамма-лучей и нейтронов, анализирующими элементный состав Психеи;
- системой измерения гравитационного поля астероида, что позволит судить о его внутреннем составе;
- новой системой лазерной оптической связи DSOC (Deep Space Optical Communication) для передачи данных на Землю. Использование света вместо радиоволн позволит космическому аппарату передавать больше данных за тот же промежуток времени.
Если Психея когда-то была расплавленным металлическим ядром, то у нее должно было возникнуть магнитное поле. С помощью установленных на борту магнитометров ученые надеются обнаружить следы остаточной намагниченности — это главная цель миссии.
Подробнее за ходом проекта можно следить на специальном сайте psyche.asu.edu, а также на сайте NASA.
Как изучают Психею?
Для того, чтобы миссия «Психея» была реализована успешно, ученые активно изучают всеми доступными методами сам астероид, стараясь максимально точно оценить его параметры. Психея достаточно массивна, чтобы оказывать гравитационные возмущения на орбиты других, более мелких астероидов в случае сближения с ними. Наблюдения за подобными событиями позволяют измерить массу этого тела. Также ведутся наблюдения с целью установить размеры астероида, по которым можно судить о его плотности.
Оценки размера астероида были получены на основе анализа данных космического телескопа IRAS и затем уточнены при анализе покрытия звезд астероидом. В итоге Психея была идентифицирована как эллипсоид размером 214×181×145 км.
По результатам наблюдений за Психеей с помощью новейшей системы адаптивной оптики SHERE (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research), которая установлена на VLT (Very Large Telescope), масса астероида составляет (2,41±0,32)·1019 кг, а плотность — 3,99±0,26 г/см³.
Наблюдения с помощью телескопов обсерваторий «Кек» и «Джемини», также оснащенных системами адаптивной оптики, дали несколько другие результаты: размеры астероида — 274×231×176 км, масса — (2,43 ±0,35)·1019 кг, плотность — 4,16±0,64 г/см³.
В отличие от пассивных астрономических наблюдений, когда анализируется собственное или рассеянное излучение, при радиолокации информация получается путём сравнения зондирующего сигнала, параметры которого известны, с эхосигналом. Это дает очень высокую точность измерений. Суть радиолокационной съемки заключается в том, что мощный направленный радиосигнал передается в направлении исследуемого объекта. Небольшая часть этой энергии отражается от объекта назад в направлении Земли. Это радиоэхо обрабатывается, а затем анализируется для получения информации о размере, форме, скорости вращения, плотности, составе, свойствах поверхности и рельефе целевого oбъекта.
Радиотелескоп обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико (до обрушения в 2017 и 2020 годах) был единственным в мире (до постройки в Китае радиотелескопа FAST в 2016 году) для наблюдения за объектами в поясе астероидов. Он мог измерять расстояние до астероида (а это миллионы километров) с точностью до нескольких метров и скорость движения астероида (это десятки км/с) с точностью до миллиметров в секунду. Главным измеряемым параметром является функция изменения блеска астрономического объекта во времени (см. Кривые блеска).
Данные радиолокационных наблюдений Аресибо, оптических наблюдений с двух телескопов адаптивной оптики, кривых блеска и трёх покрытий звезд позволили создать детальную компьютерную 3D-модель формы астероида с разрешением около 15 км. Моделирование показало, что Психея обладает в целом эллипсоидальной формой, имеет участок дефицита массы по одной из осей и две крупные депрессии диаметром 50–70 км вблизи ее южного полюса — их интерпретировали как кратеры.
На основе этой детальной модели и было создано известное художественное изображение астероида.
Природа выявленных кратеров пока до конца не понятна. Наряду с традиционной импактной гипотезой, предполагающей их возникновение при ударном воздействии других космических тел, недавно возникло предположение о том, что это — вулканические кратеры, образовавшиеся при извержении расплавленного железа (гипотеза ферровулканизма). Надеемся, что миссия «Психея» даст ответ на вопрос о природе этих кратеров, выяснив, является ли астероид Психея бывшим планетарным ядром или плотным холодным объектом, который никогда не плавился.