Lanseras i augusti 2022 och anländer till asteroidbältet 2026, NASA:s rymdfarkost Psyche kommer att kretsa runt en värld som vi knappt kan peka ut från jorden och aldrig har besökt.

Målet för NASA:s Psyche-uppdrag – en metallrik asteroid, även kallad Psyche, i huvudbältet mellan Mars och Jupiter – är en okänd värld i yttre rymden. Från jord- och rymdbaserade teleskop framstår asteroiden som en suddig suddighet. Vad forskare vet, från radardata, är att den är formad ungefär som en potatis och att den snurrar på sidan.

Genom att analysera ljus som reflekteras från asteroiden, antar forskare att asteroiden Psyche är ovanligt rik på metall. En möjlig förklaring är att den bildades tidigt i vårt solsystem, antingen som en kärna av en planetesimal – en bit av en planet – eller som urmaterial som aldrig smälte. Detta uppdrag syftar till att ta reda på det, och i processen att göra det, förväntar de sig att hjälpa till att svara på grundläggande frågor om bildandet av vårt solsystem.

"Om det visar sig vara en del av en metallkärna, skulle det vara en del av den allra första generationen av tidiga kärnor i vårt solsystem", säger Lindy Elkins-Tanton vid Arizona State University, som som huvudutredare leder Psyche-uppdraget. "Men vi vet inte riktigt, och vi kommer inte att veta något säkert förrän vi kommer dit. Vi ville ställa primära frågor om materialet som byggde planeter. Vi är fyllda med frågor och inte många svar. Det här är verklig utforskning."

Elkins-Tanton ledde gruppen som föreslog Psyche som ett uppdrag i NASA Discovery-klass; det valdes ut 2017. En enorm utmaning, sa hon, var att välja uppdragets vetenskapliga instrument:Hur ser du till att du får den data du behöver när du inte är säker på vad du ska mäta specifikt?

Till exempel, för att avgöra exakt vad asteroiden är gjord av och om den är en del av en planetesimal kärna, behövde forskare instrument som kunde redogöra för en rad möjligheter:Nickel, järn, olika typer av sten eller sten och metall blandade tillsammans.

De valde en nyttolastsvit som inkluderar en magnetometer för att mäta alla magnetfält; bildapparater för att fotografera och kartlägga ytan; och spektrometrar för att indikera vad ytan är gjord av genom att mäta gammastrålar och neutroner som emitteras från den. Forskare fortsätter att göra hypoteser om vad Psyche är gjord av, men "ingen har kunnat komma på ett Psyche som vi inte kan hantera med de vetenskapliga instrument vi har," sa Elkins-Tanton.

Hur man turnerar i en okänd värld

Men innan forskare kan sätta dessa instrument i arbete, måste de nå asteroiden och komma in i omloppsbana. Efter uppskjutning från NASA:s Kennedy Space Center i augusti 2022, kommer Psyche att segla förbi Mars nio månader senare och använda planetens gravitationskraft för att slunga sig mot asteroiden. Det är en total resa på cirka 1,5 miljarder miles (2,4 miljarder kilometer).

Rymdfarkosten kommer att börja sin sista inflygning till asteroiden i slutet av 2025. När rymdfarkosten närmar sig sitt mål kommer uppdragsteamet att slå på sina kameror, och bilden av asteroiden Psyche kommer att förvandlas från den luddiga klumpen vi känner nu till hög- definition, avslöjar ytliga drag av denna märkliga värld för första gången. Bilderna kommer också att hjälpa ingenjörer att komma igång när de förbereder sig för att glida in i omloppsbana i januari 2026. Rymdfarkostens första omloppsbana är utformad för att vara på en hög, säker höjd – cirka 700 kilometer över asteroidens yta.

Under denna första omloppsbana kommer Psyches uppdragsdesign och navigeringsteam att vara laserfokuserade på att mäta asteroidens gravitationsfält, kraften som kommer att hålla rymdfarkosten i omloppsbana. Med en förståelse för gravitationsfältet kan teamet sedan säkert navigera rymdfarkosten närmare och närmare ytan när det vetenskapliga uppdraget genomförs på knappt två år.

Psyche verkar vara knöligt, bredare över (173 miles, eller 280 kilometer, vid dess bredaste punkt) än det är från topp till botten, med en ojämn fördelning av massan. Vissa delar kan vara mindre täta, som en svamp, och vissa kan vara mer tätt packade och mer massiva. Delarna av Psyche med mer massa kommer att ha högre gravitation, vilket utövar en starkare dragning på rymdfarkosten.

För att lösa gravitationsfältsmysteriet kommer uppdragsteamet att använda rymdfarkostens telekommunikationssystem. Genom att mäta subtila förändringar i X-bandets radiovågor som studsar fram och tillbaka mellan rymdfarkosten och de stora Deep Space Network-antennerna runt jorden, kan ingenjörer exakt bestämma asteroidens massa, gravitationsfält, rotation, orientering och vinkling.

Teamet har arbetat fram scenarier och har utarbetat tusentals "möjliga Psyches" - simulerande variationer i asteroidens densitet och massa, och orienteringen av dess spinaxel - för att lägga grunden för omloppsplanen. De kan testa sina modeller i datorsimuleringar, men det finns inget sätt att veta säkert förrän rymdfarkosten faktiskt kommer dit.

Under de följande 20 månaderna kommer rymdfarkosten att använda sitt skonsamma elektriska framdrivningssystem för att dyka ner i lägre och lägre banor. Mätningar av gravitationsfältet kommer att bli mer exakta när rymdfarkosten kommer närmare, och bilder av ytan kommer att få högre upplösning, vilket gör att teamet kan förbättra sin förståelse av kroppen. Så småningom kommer rymdfarkosten att etablera en slutlig bana cirka 85 kilometer över ytan.

Det är allt i ett försök att lösa gåtorna för denna unika asteroid:var kom Psyche ifrån, vad är det gjort av och vad säger det oss om bildandet av vårt solsystem?

"Människor har alltid varit upptäcktsresande," sa Elkins-Tanton. "Vi har alltid tagit vägen varifrån vi är för att ta reda på vad som är över den kullen. Vi vill alltid gå längre, vi vill alltid föreställa oss. Det är inneboende i oss. Vi vet inte vad vi kommer att hitta , och jag förväntar mig att vi blir helt överraskade."