Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Психея
Модель космического корабля Psyche.png
Художественная визуализация космического корабля " Психея" .
Тип миссииОрбитальный аппарат астероида
ОператорНАСА  · АГУ
Интернет сайтНАСА: https://www.nasa.gov/psyche
ASU: https://psyche.asu.edu
Продолжительность миссииКруиз: 3,5 года (план)
Наука: 21 месяц на орбите
(2026-2027) (план)
Свойства космического корабля
ПроизводительMaxar Technologies [1]
Стартовая масса2608 кг [2]
Сухая масса1648 кг [3]
Масса полезной нагрузки30 кг
Мощность4,5 кВт
Начало миссии
Дата запускаАвгуст 2022 г.
РакетаFalcon Heavy [4]
Запустить сайтКосмический центр Кеннеди , LC-39A
ПодрядчикSpaceX
Облет Марса
Ближайший подход23 мая 2023 г.
Расстояние500 км (310 миль)
16 Психея орбитального аппарата
Орбитальная вставка31 января 2026 г.
Инструменты
Мультиспектральный имидж-сканер PsycheМультиспектральный тепловизор [1]
Гамма-спектрометр и нейтронный спектрометрГамма-спектрометр и нейтронный спектрометр
МагнитометрМагнитометр
Наука о гравитацииИсследование гравитации в диапазоне X
Психея insignia.svg
Нашивка миссии Psyche
←  Люси
 

Psyche - это запланированная орбитальная миссия, которая исследует происхождение ядер планет путем изучения металлического астероида 16 Psyche . [5] Линди Элкинс-Тантон из Университета штата Аризона является главным исследователем , предложившим эту миссию для программы NASA Discovery . Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) будет управлять проектом.

16 Психика является самым тяжелым известно М-типа астероидов , и , как полагают, обнаженный железный сердечник из протопланетой , [6] остатком сильного столкновения с другим объектом , который содранной его внешней коры . Радиолокационные наблюдения астероида с Земли указывают на железо-никелевый состав. [7] 4 января 2017 года миссия « Психея » была выбрана для миссии NASA Discovery # 14. [8]

История [ править ]

Основная статья: Выбор миссии Discovery 13 и 14

Psyche был представлен в рамках конкурса заявок на участие в программе NASA Discovery, которая завершилась в феврале 2015 года. 30 сентября 2015 года она вошла в шорт-лист в качестве одного из пяти финалистов и получила 3 ​​миллиона долларов США на дальнейшую разработку концепции. [5] [9] Одним из аспектов отбора было выдерживание «визита на объект», в ходе которого около 30 сотрудников НАСА приезжают и проводят собеседование, инспектируют и задают вопросы участникам предложения и их плану. [10]

4 января 2017 года Люси и Психея были выбраны для 13-й и 14-й миссий «Открытие» соответственно, запуск « Психеи» назначен на 2023 год. [11] В мае 2017 года дата запуска была перенесена, чтобы выбрать более эффективную траекторию. Июль 2022 года на борту ракеты-носителя SpaceX Falcon Heavy и прибытие 31 января 2026 года с помощью гравитационной помощи на Марс 23 мая 2023 года [12].

Обзор миссии [ править ]

Космический аппарат Психеи будет использовать солнечный ЭРД , [13] [14] и научная полезная нагрузка будет многоспектральная устройство формирования изображения , A - магнитометр и гамма-спектрометр . [14] [15]

Данные показывают, что астероид 16 Психея имеет диаметр 222 км (138 миль). [16] Ученые считают, что Психея могла быть обнаженным ядром ранней планеты, которая могла быть размером с Марс и потеряла свою поверхность в результате серии сильных столкновений. [11] Его состав и плотность соответствуют мезосидеритовым метеоритам и, вероятно, являются их родительским телом.

Миссия стартует в августе 2022 года [4] и прибудет через четыре года для выполнения 21 месяца научных исследований. Космический корабль будет построен Лабораторией реактивного движения НАСА (JPL) в сотрудничестве с SSL (ранее Space Systems / Loral) и Государственным университетом Аризоны . [17]

Было предложено, чтобы запуск ракеты был разделен с отдельной миссией под названием Афина , которая совершит один пролет над астероидом 2 Паллада , третьим по величине астероидом в Солнечной системе . [18] В мае 2020 года было объявлено, что Falcon Heavy, несущий Psyche, будет включать в себя два небольших спутника для изучения марсианской атмосферы и двойных астероидов, названных EscaPADE ( Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers ) и Janus соответственно [12], но в сентябре 2020 года EscaPADEАтмосферный зонд Марса был исключен из плана. [19] Предложение Athena , несмотря на то, что оно было отменено в 2020 году, все же может рассматриваться как вторичная полезная нагрузка.

Научные цели и задачи [ править ]

Bondoc метеорит , каменистое железа mesosiderite .
Трехмерная модель 16-ти Психеи на основе данных кривой блеска.

Дифференциация была фундаментальным процессом в формировании многих астероидов и всех планет земной группы , и прямое исследование ядра могло значительно улучшить понимание этого процесса. Миссия Psyche будет характеризовать геологию, форму, элементный состав, магнитное поле и распределение массы 16 Psyche . Ожидается, что эта миссия расширит понимание планетарного образования и недр.

В частности, научные цели миссии:

  • Поймите ранее неизведанный строительный блок формирования планет: железные ядра.
  • Загляните внутрь планет земной группы, включая Землю, непосредственно исследуя внутреннюю часть дифференцированного тела, которое иначе было бы невозможно увидеть.
  • Исследуйте мир нового типа, сделанный из металла.

Задачи науки:

  • Определите, является ли 16 Psyche ядром или это нерасплавленный материал.
  • Определите относительный возраст областей на поверхности 16 Психеи.
  • Определите, содержат ли небольшие металлические тела те же легкие элементы, которые ожидаются в ядре Земли под высоким давлением.
  • Определите, была ли 16 Psyche сформирована в условиях более окислительных или более восстановительных, чем ядро ​​Земли.
  • Охарактеризуйте топографию 16 Психеи .

Эта миссия рассмотрит следующие научные вопросы: [6]

  • Является ли 16 Psyche обнаженным ядром дифференцированной планетезимали или оно было сформировано как тело, богатое железом? Из каких блоков строились планеты? Был ли состав планетезималей, сформировавшихся близко к Солнцу, сильно разным?
  • Если Психея была лишена мантии , когда и как это произошло?
  • Если 16 Психея когда-то была расплавленной, то затвердела она изнутри или снаружи?
  • Создавал ли 16 Psyche при охлаждении магнитное динамо ?
  • Какие основные элементы сплава присутствуют в железном металле сердечника?
  • Каковы ключевые характеристики геологической поверхности и глобального рельефа? Разве 16 Psyche радикально отличается от известных нам каменных и ледяных тел?
  • Чем кратеры на металлическом теле отличаются от кратеров в скалах или льду?

Полезная нагрузка науки [ править ]

"Психея" будет управлять грузом массой 30 кг (66 фунтов) [2], состоящим из четырех научных инструментов: [10]

  • Многоспектральный Imager обеспечит изображения с высоким разрешением с помощью фильтров для различения металлических и силикатных компонентов.
  • Гамма-излучение и нейтронный спектрометр будет анализировать и карту элементного состава астероида.
  • Магнитометр будет измерять и отображать остаточное магнитное поле астероида.
  • Исследование гравитации в X-диапазоне будет использовать систему радиосвязи X-диапазона ( микроволновая ) для измерения гравитационного поля астероида и определения его внутренней структуры.

Космический корабль также проверит экспериментальную технологию лазерной связи под названием Deep Space Optical Communications . [20] Есть надежда, что устройство сможет повысить производительность и эффективность связи космических аппаратов в 10-100 раз по сравнению с обычными средствами. [20] [21] Лазерные лучи космического корабля будут приниматься наземным телескопом в Паломарской обсерватории в Калифорнии . [22]

Двигательная установка [ править ]

В электрической силовой установке "Психеи" используются двигатели на эффекте Холла SPT-140, питаемые от солнечных батарей. [13] Первый двигатель на эффекте Холла SPT-140, использовавшийся для наземных испытаний, показан в правом верхнем углу этого изображения.
СПТ-140Параметр / единицы [23] [24]
ТипПодруливающее устройство на эффекте Холла
Мощность [25]Макс: 4,5 кВт
Мин: 900 Вт

Производительность солнечной батареи:

На Земле: 20 кВт
При 16 Psyche : 2,3 кВт

Удельный импульс (I уд. )1800 секунд
Общий импульс8,2 МН · с
Толкать280 мН [24]
Масса двигателя8,5 кг
Масса пороха≈ 425 кг ксенона [24]

В этой миссии будет использоваться модель двигателя SPT-140 , подруливающего устройства на эффекте Холла, использующего солнечную электрическую тягу , где электричество, генерируемое солнечными панелями, передается на электрический, а не на химический ракетный двигатель. [13] [26] [27] Двигатель малой тяги номинально рассчитан на рабочую мощность 4,5 кВт, [28] но он также будет работать в течение длительного времени при мощности около 900 Вт. [26] " Психея" станет первой миссией, в которой будут использоваться двигатели на эффекте Холла за пределами лунной орбиты. [29]

SPT-140 (SPT - стационарный плазменный двигатель) - это коммерческая двигательная установка на производственной линии [2] , изобретенная в России ОКБ Факел и разработанная Исследовательским центром Гленна НАСА , Space Systems Loral и Pratt & Whitney с конца 1980-х годов. . [30] [31] Двигатель подруливающего устройства SPT-140 был впервые испытан в США в качестве блока мощностью 3,5 кВт в 2002 году в рамках программы Air Force Integrated High Payoff Rocket Propulsion Technology. [28] [2] Использование солнечных электрических двигателей позволит космическому кораблю достичь 16 Психеи (3,3 астрономических единицы).) намного быстрее, потребляя только 10% топлива, которое потребовалось бы при использовании обычного химического двигателя.

Электроэнергия будет вырабатываться двусторонними солнечными панелями в X-образной конфигурации, по пять панелей с каждой стороны. Перед тем, как миссия будет продвигаться по новой траектории, панели должны были быть расположены по прямым линиям, всего по четыре панели с каждой стороны космического корабля. [32]

Операции [ править ]

Запуск и траектория [ править ]

Запуск запланирован на август 2022 года на машине Falcon Heavy . Стоимость запуска, включая вспомогательную полезную нагрузку, составляет 117 миллионов долларов США. [4] Psyche будет запущен по траектории, которая выполнит гравитационный маневр мимо Марса 23 мая 2023 года в направлении пояса астероидов и перехватит астероид Psyche.

Режимы орбиты [ править ]

"Психея" столкнется с 16 астероидом "Психея" и выйдет на орбиту 31 января 2026 года. Космический корабль будет двигаться по орбите с уменьшающимися высотами или режимами. [29] Первый режим, Орбита А , позволит космическому аппарату выйти на орбиту 700 км (430 миль) для определения характеристик магнитного поля и предварительного картирования в течение 56 дней. Затем он спустится на орбиту B , установленную на высоте 290 км (180 миль) на 76 дней, для определения топографии и магнитного поля. Затем он спустится на орбиту C на высоте 170 км (110 миль) в течение 100 дней, чтобы выполнить гравитационные исследования и продолжить наблюдения магнитного поля. Наконец, орбитальный аппарат выйдет на орбиту D., установленный на расстоянии 85 км (53 мили), чтобы определить химический состав поверхности с помощью гамма-спектрометров и нейтронных спектрометров. Он также будет получать непрерывные изображения, гравитационные карты и карты магнитного поля. Планируется, что миссия будет находиться на орбите астероида не менее 21 месяца. [29]

Наземные станции для лазерной связи [ править ]

Лазерные лучи от космического корабля будут приниматься наземным телескопом в Паломарской обсерватории в Калифорнии. [22] Лазерные лучи на космический корабль будут отправляться от меньшего телескопа в Лаборатории реактивного движения Столовая гора .

См. Также [ править ]

  • ДАВИНЧИ , предполагаемый атмосферный зонд к Венере
  • Железный метеорит
  • ВЕРИТАС , предполагаемый орбитальный аппарат Венеры

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Сводка бюджетного запроса президента на 2021 финансовый год» (PDF) . НАСА. 10 февраля 2020. с. 437–439. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  2. ^ a b c d Лорд, Питер В .; ван Оммеринг, Геррит (2015). Развитая коммерческая солнечная электрическая тяга: основа для крупных миссий по исследованию космоса (PDF) . 31-й космический симпозиум, технический трек, 13–14 апреля 2015 г., Колорадо-Спрингс, Колорадо.
  3. ^ https://www.youtube.com/watch?v=WUEkqnsMDLw
  4. ^ a b c Фуст, Джефф (28 февраля 2020 г.). «Falcon Heavy для запуска астероидной миссии NASA Psyche» . SpaceNews.
  5. ^ a b Чанг, Кеннет (6 января 2017 г.). «Металлический шар размером с Массачусетс, который НАСА хочет исследовать» . Нью-Йорк Таймс .
  6. ^ a b Элкинс-Тантон, LT; и другие. (2014). Путешествие в металлический мир: концепция миссии открытия Психеи (PDF) . 45-я Конференция по изучению Луны и планет. 17–21 марта 2014 г. Вудлендс, Техас. 1253. Bibcode : 2014LPI .... 45.1253E . Вклад ЛПИ № 1777.
  7. ^ Шепард, Майкл К. (январь 2017 г.). «Радиолокационные наблюдения и модель формы астероида 16 Психея» . Икар . 281 : 388–403. Bibcode : 2017Icar..281..388S . DOI : 10.1016 / j.icarus.2016.08.011 .
  8. ^ Grush, Loren (4 января 2017). «В 2020-х годах НАСА запустит космический аппарат для изучения астероидов Юпитера и еще один из металла» . Грань.
  9. ^ Браун, Дуэйн С .; Кантильо, Лори (30 сентября 2015 г.). «НАСА выбирает исследования для будущей ключевой планетарной миссии» . НАСА . Проверено 1 октября 2015 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  10. ^ a b Валентин, Карин (20 декабря 2016 г.). «Путешествие в металлический мир» . АГУ сейчас . Государственный университет Аризоны.
  11. ^ a b Браун, Дуэйн С.; Кантильо, Лори (4 января 2017 г.). «НАСА выбирает две миссии для исследования ранней Солнечной системы» . НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  12. ^ a b Мэтьюсон, Саманта (2 марта 2020 г.). «НАСА выбирает SpaceX Falcon Heavy для запуска миссии Psyche к металлическому астероиду в 2022 году» . Space.com . Проверено 22 мая 2020 .
  13. ^ a b c Agle, округ Колумбия; Рассел, Джими; Кантильо, Лори; Браун, Дуэйн (28 сентября 2017 г.). «НАСА Гленн тестирует двигатель, связанный с металлическим миром» . НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  14. ^ a b Кейн, Ван (19 февраля 2014 г.). "Миссия в металлический мир: предложение о открытии полета к астероидной Психее" . Планетарное общество.
  15. ^ Wampler, Стивен (4 ноября 2015). «Команда Лаборатории Джона Хопкинса подключилась к работе над возможными усилиями НАСА по исследованию астероидов» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  16. ^ Ferrais et al. (2020) 'Астероид (16) Первоначальная форма Психеи: возможный эллипсоид Якоби ?, Астрономия и астрофизика 638, L15. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038100
  17. ↑ Льюис, Венди (26 октября 2015 г.). «SSL является промышленным партнером JPL для миссии NASA по исследованию астероидов» . SSL (компания).
  18. ^ Dorminey, Брюс (10 марта 2019). «Предлагаемая миссия НАСА SmallSat может быть первой, кто посетит Паллас, наш третий по величине астероид» . Forbes .
  19. ^ Миссия smallsat EscaPADE по изучению марсианской атмосферы прошла PDR, но не будет запущена с Psyche, как первоначально планировалось; будет повторно проявлен в будущем полете. Джефф Фуст, SpaceNews, 14 сентября 2020 г.
  20. ^ a b Дэвид, Леонард (18 октября 2017 г.). «Связь в дальнем космосе с помощью далеких фотонов» . НАСА / Лаборатория реактивного движения. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  21. ^ Greicius, Тони (14 сентября 2017). «Обзор психики» . НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  22. ^ а б Холл, Лора, изд. (18 октября 2017 г.). " " Lighten Up "- Deep Space Communications через Далекие Фотоны" . НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  23. ^ Майерс, Роджер. "Солнечная электрическая тяга: введение, применение и статус" (PDF) . Aerojet Rocketdyne.
  24. ^ a b c Джонсон, Ян К .; Кей, Юэн; Ли, Тай; Бэ, Райан; Фехер, Негар (2017). Новые возможности для исследований и разработок электродвигателей подруливающих устройств в SSL (PDF) . 35-я Международная конференция по электродвигателям. 8–12 октября 2017 г. Атланта, Джорджия. IEPC-2017-400. Архивировано 7 января 2018 года из оригинального (PDF) . Проверено 6 января 2018 .
  25. ^ «Разработка Психической миссии для программы открытий НАСА» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 24 июня 2018 года.
  26. ^ a b Коул, Майкл (9 октября 2017 г.). «НАСА Гленн тестирует солнечный электрический двигательный двигатель для путешествия в металлический мир» . Spaceflight Insider.
  27. ^ DeFelice, Дэвид (18 августа 2015). «НАСА - Ионная тяга» . НАСА . Проверено 20 января 2018 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  28. ^ а б "Т-140" . Лаборатория плазмодинамики и электрического движения Мичиганского университета . Проверено 6 января 2018 .
  29. ^ a b c О, Дэвид Й .; Коллинз, Стив; Гебель, Дан; Харт, Билл; Лантуан, Грегори; Снайдер, Стив; Уиффен, Грег; Элкинс-Тантон, Линда; Господь, Питер; Пиркл, Зак; Ротлисбургер, Ли (2017). Разработка миссии Psyche для программы NASA Discovery (PDF) . 35-я Международная конференция по электродвигателям, 8-12 октября 2017 г., Атланта, Джорджия. IEPC-2017-153. Архивировано из оригинального (PDF) 24 июня 2018 года . Проверено 7 января 2018 .
  30. ^ «Родные электрические двигатели сегодня» . Новости Космонавтики. 1999. Архивировано из оригинала 6 июня 2011 года.
  31. ^ Дельгадо, Хорхе Дж .; Кори, Рональд Л .; Мурашко, Вячеслав М .; Корякин, Александр I .; Придаников, Сергей Ю. (2014). Квалификация СПТ-140 для использования на западных космических кораблях . 50-я Конференция по совместным двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE, 28-30 июля 2014 г., Кливленд, Огайо. DOI : 10.2514 / 6.2014-3606 . AIAA 2014–3606.
  32. ^ Agle, округ Колумбия; Валентина, Карин; Кантильо, Лори; Браун, Дуэйн К. (24 мая 2017 г.). "НАСА продвигает запуск миссии Psyche к металлическому астероиду" . НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт миссии на NASA.gov
  • Веб-сайт миссии Университета штата Аризона
  • Бойл, Алан (10 сентября 2020 г.). «First Mode выигрывает контракт на 1,8 миллиона долларов США на создание оборудования для миссии Psyche на астероид» . geekwire.com . Проверено 28 октября 2020 года .