Ars zwiedza czysty pokój krążącego wokół asteroidy statku kosmicznego Psyche w JPL

Ars Technica miała okazję zwiedzić w tym tygodniu NASA Jet Propulsion Laboratory w Kalifornii, gdzie wypadało Zajrzyj czysty pokój Sonda Psyche jest już prawie gotowa. Ta ambitna misja, nazwana na cześć tytułowej asteroidy, którą będziesz eksplorować, ma wystartować w sierpniu na rakiecie Falcon Heavy. Naukowcy mają nadzieję, że dowiedzenie się więcej o tej niezwykłej asteroidzie pogłębi naszą wiedzę na temat powstawania planet i początków naszego Układu Słonecznego.

Został odkryty przez włoskiego astronoma w marcu 1852 r. Anibal de Gasparis16 psychicznych Asteroida typu M. (co oznacza, że ​​ma wysoką zawartość metalu) krąży wokół Słońca w głównym pasie asteroid, niezwykle przypominając ziemniaka. Od dawna popularna hipoteza głosi, że Psyche jest odsłoniętym rdzeniem mineralnym protoplanety (mniejszej planety) z początków naszego Układu Słonecznego, z jej skorupą i płaszczem oderwanym przez zderzenia (lub wielokrotne zderzenia) z innymi obiektami. W ostatnich latach naukowcy doszli do wniosku, że szacunki masy i gęstości nie odpowiadają Całkowicie metalowa pozostałość. Zamiast tego prawdopodobnie będzie to złożona mieszanina minerałów i krzemianów.

Alternatywnie, asteroida mogła kiedyś być oryginalnym ciałem pewnej klasy meteorytów kamiennych i żelaznych, które roztrzaskały się i zmieniły kształt, tworząc mieszaninę metalu i krzemianów. a może coś takiego 1 seriaplaneta karłowata w pasie asteroid pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza – z wyjątkiem 16 Psyche mogła doświadczyć okresu żelaznych wulkanów podczas chłodzenia, pozostawiając w tych centrach wulkanicznych wysoce wzbogacone minerały.

Naukowcy od dawna podejrzewali, że metalowe rdzenie leżą tak głęboko, jak planety ziemskie, takie jak Ziemia. Ale te rdzenie są zakopane zbyt głęboko pod płaszczem i skorupą skalną, aby badacze mogli je wykryć. Jako jedyny odkryty obiekt mineralny, Psyche stanowi idealną okazję do rzucenia światła na to, jak powstały skaliste planety w naszym Układzie Słonecznym (Ziemia, Merkury, Wenus i Mars). NASA zgodziła się misja własna W 2017 roku w celu wysłania statku kosmicznego na orbitę asteroidy i zebrania ważnych danych o jej właściwościach.

„Nasze zrozumienie tego, czym może być Psyche, nie zmieniło się zbytnio w ciągu ostatnich kilku lat” – powiedziała Ars Linda Elkins Tanton z Arizona State University, główny badacz zajmujący się zadaniem Psyche. „Powinna mieć znaczną zawartość metalu, ale nigdy nie wiedzieliśmy, ile. Może to być część mineralnego rdzenia małej planety z wczesnych lat Układu Słonecznego lub może to być coś, co nigdy się nie stopiło i nie utworzyło rdzenia, ale miało zmieszane minerały w nim, jak kamyki ze skałą. „Nie dowiemy się tak naprawdę, dopóki tam nie dotrzemy”.

Kilka instrumentów będzie znajdować się na pokładzie statku kosmicznego Psyche, aby zebrać te cenne dane naukowe. Istnieje multispektralny aparat do obrazowania zdolny do wytwarzania obrazów o wysokiej rozdzielczości wystarczająco, aby naukowcy mogli odróżnić metaliczne i krzemianowe (mineralne) składniki asteroidy. Zadanie zmapowania składu asteroidy i zidentyfikowania wszystkich pierwiastków przypada na spektrometr promieniowania gamma i neutronów. Istnieje również magnetometr, który mierzy i kreśli wszelkie pozostałości pola magnetycznego. Wreszcie, system radiokomunikacji mikrofalowej będzie również w stanie mierzyć pole grawitacyjne asteroidy i zbierać wskazówki dotyczące jej wewnętrznej struktury.

Konstrukcja, zbudowana przez firmę satelitarną Maxar Technologies, została oddana do użytku w kwietniu ubiegłego roku. Jest mniej więcej wielkości ciężarówki pasażerskiej i został w dużej mierze zbudowany przy użyciu komercyjnej technologii z półki. „W kosmosie statek kosmiczny użyje innowacyjnego środka napędowego, znanego jako silniki Halla, aby dotrzeć do asteroidy”, starszy redaktor ds. Kosmosu w Ars Książki Erica Bergera ostatni rok. „To będzie pierwszy raz, kiedy statek kosmiczny wyruszy w głęboką przestrzeń kosmiczną za pomocą silników Halla, a przy braku tej technologii misja Psyche prawdopodobnie się nie wydarzy – z pewnością nie kosztem jej poniżej miliarda dolarów”. tutaj Trochę więcej niż Berger O tym innowacyjnym podejściu:

Chemiczne silniki napędowe świetnie nadają się do usuwania pocisków z powierzchni Ziemi, gdy potrzebujesz potężnego podmuchu energii, aby wydostać się ze studni grawitacyjnej planety. Ale chemiczne silniki rakietowe nie są najbardziej oszczędnymi maszynami na świecie, ponieważ działają dziko. Gdy statek kosmiczny znajdzie się w kosmosie, istnieją bardziej oszczędne środki nawigacji. NASA próbowała [solar electric propulsion] przez jakiś czas. Agencja kosmiczna najpierw przetestowała technologię napędu elektrycznego w misji Deep Space 1, która wystartowała w 1998 roku, a później w misji Dawn w 2007 roku, która odwiedziła Westę i Ceres w pasie asteroid.

Te statki kosmiczne używały silników jonowych. Natomiast pędniki Halla mają prostszą konstrukcję, z polem magnetycznym, które ogranicza przepływ paliwa. Silniki te zostały wynalezione w Związku Radzieckim, a później zaadaptowane do celów komercyjnych przez firmę Maxar i inne firmy. Wiele z największych satelitów komunikacyjnych na orbicie geostacjonarnej, takich jak te nadające DirecTV, używa silników Halla do utrzymania stacji.

Wykorzystanie technologii ciągu Halla umożliwiło naukowcom i inżynierom misji zaprojektowanie mniejszego, tańszego statku kosmicznego. Każdy z silników Halla na Psyche będzie generował trzy razy więcej ciągu niż silniki jonowe na statku kosmicznym Dawn i może obsłużyć dwa razy więcej energii. Dzięki temu statek kosmiczny dotrze do planetoidy Psyche, znajdującej się w głównym pasie, w styczniu 2026 roku, po 3,5-letniej podróży.

Psyche .zespół Przetestowano dwa panele słoneczne W marcu przymocował tablice do kadłuba statku kosmicznego i otworzył je wzdłuż, zanim przechował panele do sierpniowego startu. Pięć panelowych paneli słonecznych jest największymi, jakie kiedykolwiek zainstalowano w JPL, i mierzy 800 stóp kwadratowych (75 metrów kwadratowych). Są specjalnie zaprojektowane do pracy w warunkach słabego oświetlenia poza słońcem.