Psyche (космический аппарат)

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
У этого термина существуют и другие значения, см. Психея (значения).
Психея
Discovery 14
PIA21499 - Artist's Concept of Psyche Spacecraft with Five-Panel Array.jpg
Заказчик NASA
Производитель NASA
Оператор NASA и Университет штата Аризона
Задачи Изучение астероида 16 Психея
Спутник 16 Психеи
Стартовая площадка LC-39A
Ракета-носитель Falcon Heavy
Запуск 13 октября 2023[1]
Выход на орбиту 2029[1]
Технические характеристики
Платформа SSL 1300
Масса 2608 кг
Целевая аппаратура
Многоспектральная камера Камера, которая может снимать в разных спектрах
Гамма и нейтронный спектрометр Спектрометр
Магнитометр Инструмент, изучающий магнитное поле
X-band gravity science investigation X-band gravity science investigation
Логотип миссии
Psyche insignia
Discovery

Психея (англ. Psyche)[2] — миссия NASA по изучению металлического астероида 16 Психея, с помощью которого можно изучать происхождение планетных ядер.

Основоположником проекта является Линди Элкинс-Тантон из университета Аризоны, предложившая его NASA для программы «Discovery[en]». Проектом управляет Лаборатория реактивного движения (JPL).

В качестве попутной нагрузки в космос планировалось вывести два малых аппарата, EscaPADE и «Янус[en]» для исследования двойных астероидов (предварительно определены две потенциальные цели: 1991 VH и 1996 FG3), однако позднее оба они из планов запуска были удалены[3][4].

Запущена «Психея» была 13 октября 2023 года, ракетой-носителем Falcon Heavy, со стартовой площадки LC-39A Космического центра Кеннеди во Флориде[1].

(16) Психея является самым тяжёлым из известных астероидов класса М, считается, что это ядро протопланеты, остаток после столкновения, которое содрало все остальные слои. Радарные наблюдения говорят, что этот астероид состоит из железа и никеля. Проект «Психея» окончательно утвердили 4 января 2017 года.

Обзор миссии

Астероид (16) Психея имеет диаметр около 252 км. Учёные считают, что (16) Психея может быть открытым ядром протопланеты, которая могла быть размером с Марс, и потерять свою поверхность в результате серии столкновений.

Аппарат построен Лабораторией реактивного движения (JPL) НАСА в сотрудничестве с SSL (ранее Space Systems/Loral) и Университетом штата Аризона.

Рассматривались и другие схожие проекты, например «Афина»[en] для пролёта мимо астероида (2) Паллада[5].

Научные цели и задачи

Трёхмерная модель 16 Психея на основе данных кривой блеска

Дифференциация была фундаментальным процессом формирования многих астероидов и всех планет земной группы, и прямое исследование ядра могло бы значительно улучшить понимание этого процесса. «Психея» будет изучать геологию, форму, элементный состав, магнитное поле и распределение масс астероида (16) Психея. Ожидается, что эта миссия расширит понимание формирования планет и их внутренних структур. Научные цели миссии:

  • Понять ранее неисследованную часть формирования планеты: железные ядра.
  • Заглянуть внутрь планет земной группы, включая Землю, непосредственно исследуя внутреннюю часть дифференцированного тела, которое иначе не было бы видно.
  • Исследовать новый тип мира, сделанный из металла.
  • Определить, является ли (16) Психея ядром, или это расплавленное вещество.
  • Определить относительный возраст областей поверхности (16) Психеи.
  • Определить, содержат ли небольшие металлические тела те же лёгкие элементы, которые ожидаются в ядре высокого давления Земли.
  • Определить, образовалась ли (16) Психея в условиях, более окислительных или более восстановительных, чем ядро Земли.
  • Охарактеризовать топографию (16) Психеи.

Научные вопросы миссии:

  • Является ли (16) Психея обнажённым ядром дифференцированной планетезимали, или она была сформирована как богатое железом тело? Каковы были части планет до слипания? Были ли у планетезималей, которые образовались вблизи Солнца и далеко очень разные составы?
  • Если (16) Психея была лишена своей мантии, когда и как это произошло?
  • Если (16) Психея когда-то была расплавлена, она затвердела изнутри или снаружи?
  • Возможно, (16) Психея обладает магнитным полем, как он охлаждается?
  • Каковы основные элементы, которые сосуществуют в металлическом железе сердечника?
  • Каковы основные характеристики геологической поверхности и глобальной топографии? (16) Психея радикально отличается от известных каменистых и ледяных тел?
  • Чем отличаются кратеры на металлическом теле от скал или льда?

План полёта

«Психея» прибудет к астероиду (16) Психея и выйдет на его орбиту в 2029 году. Космический корабль будет вращаться на уменьшающихся высотах или режимах. Его первый режим, «Орбита A», позволит космическому кораблю выйти на орбиту длиной 700 км для определения магнитного поля и предварительного картографирования в течение 56 дней. Затем он опустится на орбиту B, установленную на высоте 290 км, на 76 дней для тех же целей. Далее он опустится на орбиту C на высоте 170 км, на 100 дней для исследования гравитации и магнитного поля. Наконец, орбитальный аппарат выйдет на орбиту D на высоте 85 км, чтобы определить химический состав поверхности с помощью гамма-излучения и нейтронных спектрометров. Планируется, что аппарат пробудет на орбите астероида в течение не менее 21 месяца.

История

Миссия «Психея» была представлена в рамках конкурса предложений для программы «Discovery» НАСА в феврале 2015 года. Она была включена в список из 5 финалистов 30 сентября 2015 года и получила 3 млн долл. на дальнейшую разработку концепции. Одним из аспектов отбора было длительное «посещение объекта», когда около 30 сотрудников НАСА приходят и проводят собеседования, осматривают и задают вопросы авторам предложений и их плану.

4 января 2017 года «Люси» и «Психея» были выбраны для 13-й и 14-й миссий «Discovery», соответственно, с запуском «Психеи» в 2023 году. В мае 2017 года дата запуска была перенесена на август 2022 года с ожидаемым прибытием 31 января 2026 года и манёвром в гравитационном поле Марса 23 мая 2023 года.

В феврале 2021 года НАСА сообщило о том, что реализация миссии «Психея» в скором времени вступит в финальную стадию[6].

В июне 2022 года НАСА сообщило о том, что из-за проблем с программным обеспечением, отвечающим за управление аппаратом, не успевает завершить тестирование аппарата до закрытия пускового окна в октябре 2022 года. Запуск возможен в 2023 и 2024 году с прибытием к астероиду в 2029 и 2030 году соответственно[7].


Конструкция КА

«Психея» будет использовать солнечный ЭРД[уточнить], и будет нести научную полезную нагрузку: A-магнитометр и гамма-спектрометр.

Полезная нагрузка

Психея будет летать с грузом 30 кг, состоящим из четырёх научных инструментов:

  • Многоспектральная камера обеспечит изображения с высоким разрешением с помощью фильтров для различения металлических и силикатных компонентов.
  • Гамма-и нейтронный спектрометр проанализирует и отобразит элементный состав астероида.
  • Магнитометр будет измерять и отображать остаточное магнитное поле астероида.
  • Измерение параметров орбиты при помощи штатной системы связи позволит изучить гравитационное поле астероида и определить его внутреннюю структуру.
  • Космический корабль также будет испытывать экспериментальную технологию лазерной связи под названием Deep Space Optical Communications. Ожидается, что устройство сможет повысить производительность и эффективность связи космического корабля в 10-100 раз по сравнению с обычными средствами. Лазерные лучи от космического корабля будут приниматься наземным телескопом в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

Двигатель

Параметр Значение
Тип Двигатель на эффекте Холла
Мощность 0,9—4,5 кВт; производительность солнечной батареи — 20 кВт на Земле и 2,3 кВт на Психее
Удельный импульс 1800 с
Полный импульс 8,2 мН·с
осевая нагрузка 280 мН
Масса двигателя 8,5 кг
Масса топлива ≈ 425 кг ксенона

Эта миссия будет использовать двигатель SPT-140 (стационарный плазменный двигатель[уточнить]) с эффектом Холла, использующий солнечную электрическую тягу, когда электричество, генерируемое солнечными батареями, передаётся на электрический, а не на химический ракетный двигатель. Двигатель номинально рассчитан на рабочую мощность 4,5 кВт, мощность в течение длительного времени — около 900 Вт.

Концепция двигателя была разработана в СССР в ОКБ «Факел» и дорабатывалась в НАСА и компаниях Space Systems/Loral и Pratt & Whitney с конца 1980-х годов. SPT-140 был впервые испытан в США в 2002 году в рамках программы внедрения ракетных движителей ВВС США. Использование солнечных электрических двигателей позволит космическому аппарату достичь (16) Психеи (3,3 астрономических единиц) гораздо быстрее, при этом потребляя всего 10 % топлива, что потребуется при использовании обычных химических двигателей.

Электричество будет генерироваться двусторонними солнечными батареями в форме буквы X с пятью панелями на каждой стороне.

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Межпланетная станция Psyche запущена в космос. N+1 (13 октября 2023).
  2. ↑ Psyche. www.jpl.nasa.gov. Дата обращения: 29 февраля 2020. Архивировано 9 ноября 2020 года.
  3. ↑ The EscaPADE smallsat mission to study the Martian atmosphere has passed PDR, but won't launch with Psyche as originally planned; will be remanifested on a future flight Архивировано 14 сентября 2020 года. Jeff Foust, SpaceNews, September 14, 2020  (англ.)
  4. ↑ Janus Mission Removed from 2023 Psyche Launch Manifest – Janus (англ.) ?. blogs.nasa.gov (November 18, 2022). Дата обращения: 20 ноября 2022. Архивировано 25 ноября 2022 года.
  5. ↑ Астрономы заглянули в бурное прошлое Паллады Архивная копия от 23 февраля 2020 на Wayback Machine, 21.02.2020
  6. ↑ Проект «Психея» по изучению астероида стоимостью $10 квинтиллионов перешёл в ключевую фазу. Дата обращения: 4 февраля 2021. Архивировано 4 февраля 2021 года.
  7. ↑ NASA Announces Launch Delay for Psyche Asteroid Mission (англ.). NASA (24 июня 2022). Дата обращения: 25 июня 2022.

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Psyche_(космический_аппарат)&oldid=18374988