NASA chce využít slunce k pohonu budoucích misí do hlubokého vesmíru

NASA/JPL-Caltech/ASU

V srpnu 2022 se ozvala sonda NASA Psychika se vydá prozkoumat obří kovový asteroid nazvaný Psyche 16, aby pomohl vědcům dozvědět se více o tom, jak se tvoří planety. Způsob, jakým Psyche dosáhne svého cíle, se však bude lišit od typických misí NASA.

Stavíme na technologii použité v předchozích misích, včetně Svítání a Hluboký vesmír 1 , solární energie pomůže pohánět Psyche do hlubokého vesmíru. Pokud se to osvědčí, mohl by to být začátek nové éry používání palivově úspornějších sond jak pro průzkum vesmíru, tak pro komerční mise.

Tradiční kosmické lodě spoléhají spíše na chemické reakce mezi kombinací kapalných paliv než na elektřinu. Psyche použije dvě obří solární pole k přeměně sluneční energie na elektřinu, která bude pohánět čtyři iontové trysky. Tato elektřina promění nádrže s xenonovým plynem (stejný druh, jaký se používá ve světlometech automobilů) na xenonové ionty, které čtyři trysky Psyche vymrští, aby jemně poháněly kosmickou loď směrem k asteroidu, který obíhá mezi Marsem a Jupiterem, více než 1,5 miliardy mil od Země. .

Související příběh

NASA ukončuje své 30leté sucho na Venuši dvěma novými misemi

DAVINCI+ a VERITAS se pokusí odpovědět, jak a proč se druhá planeta od Slunce stala pekelnou krajinou, jakou je dnes.

Zatímco jiné kosmické lodě, jako Lucy Psyche, kteří použili sluneční energii k ovládání přístrojů, bude Psyche jednou z prvních misí NASA do hlubokého vesmíru, které využívají sluneční energii jak pro operace na palubě, tak pro pohon.

Paul Lozano , ředitel laboratoře vesmírných pohonů MIT, říká, že Psyche by mohla položit základy pro další průzkum vesmíru na solární pohon. Nakonec by nám tato technologie mohla pomoci zkoumat více nebeských objektů po delší dobu a potenciálně učinit mise s lidskou posádkou mimo oběžnou dráhu Země dostupnější a proveditelnější.

Ve skutečnosti otevírá možnost prozkoumat a komercializovat prostor způsobem, který jsme dosud neviděli, říká Lozano.

Protože kosmická loď, která využívá solární elektrický pohon, vyžaduje méně pohonné hmoty než chemicky poháněná, má na palubě více místa pro náklad, vědecké přístroje a někdy i astronauty. jedna společnost, Akční systémy , vyvíjí účinnější iontové trysky pro Cubesaty i větší satelity a další kosmické lodě.

Technologie solárního pohonu je již běžná u satelitů, které obíhají Zemi, ale až dosud nebyla dostatečně výkonnou alternativou k chemicky poháněným motorům, aby se tak často používala v kosmických lodích mířících do hlubokého vesmíru. Pokroky v solárním elektrickém pohonu to změní.

Technologie za Psyche měla svůj první velký test v Dawn, průzkumné kosmické lodi, která používala solární energii a iontové trysky. Dawn se nakonec odmlčel, když obíhal trpasličí planetu Ceres (kde zůstane na oběžné dráze desítky let) v roce 2018, tři roky poté, co měla mise skončit. Tyto trysky mohou fungovat roky, aniž by došlo palivo, ale ve srovnání s konvenčním pohonem poskytují relativně nízký tah.

Trysky Psyche budou schopny generovat třikrát větší tah než jejich předchůdci a asi rok po startu jim pomůže gravitační síla Marsu změnit jeho trajektorii, než nakonec v roce 2026 dosáhne svého cíle.

Poté stráví Psyche necelé dva roky obíháním asteroidu. Jeho úkolem bude prozkoumat železné jádro asteroidu, aby se zjistilo, zda obsahuje stejné prvky, jaké byly objeveny ve vysokotlakém jádru Země, což může výzkumníkům pomoci dozvědět se více o tom, jak se tvoří planety.

Ačkoli nemůžeme přímo vidět jádro Země, Psyche použije multispektrální zobrazovač, nástroj, který používá filtry a dvě kamery k získání geologických, kompozičních a topografických dat z asteroidu s vysokým rozlišením. Pokud se jeho jádro ukáže jako podobné těm z malých kamenných planet, vědci by mohli určit, zda mají obě podobné původy. Protože se předpokládá, že Psyche 16 (asteroid) je jádrem planety, která se nezformovala, pohled zblízka by mohl poskytnout podrobnosti o formování vnitřní sluneční soustavy.

V roce 2017 byla Psyche vybrána jako jedna ze dvou misí pro Discovery Program NASA, sérii nízkonákladových misí k cílům kolem sluneční soustavy. Psyche, částečně vedená Arizona State University, měla vývojový limit asi 450 milionů dolarů, aby zajistila, že se dostane až do hlubokého vesmíru. Ale čím dále se kosmická loď od Slunce vzdaluje, tím obtížnější je pro její solární pole zachytit sluneční světlo a pohánět své iontové trysky. To je důvod, proč jakmile bude Psyche za Marsem, bude muset zpomalit.

Abychom šli ještě dále, bude se na ně možná muset spolehnout jaderný tepelný pohon , kterou vyvíjí i NASA.

skrýt