Psyche (космический аппарат)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая 141.101.240.250 (обсуждение) в 19:00, 25 ноября 2020 (Некорректная ссылка.). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Психея
Discovery 14
Заказчик NASA
Производитель NASA
Оператор NASA и Университет штата Аризона
Задачи Изучение астероида 16 Психея
Пролёт мимо Марса 23 мая 2023
Спутник 16 Психеи
Стартовая площадка Не решено
Ракета-носитель Falcon Heavy
Запуск 22 августа 2022 21:00:00 UTC (планируется)
Выход на орбиту 31 января 2026
Длительность полёта 3,5 года - полёт к астероиду, 21 месяц - на изучение
COSPAR ID 2023-157A
SCN 58049
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
psyche.asu.edu (англ.)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе
Discovery

alt=Логотип программы Discovery ←Люси Trident→
alt=Скриншот программы Discovery ←Люси Trident→
Тип космический зонд и орбитальный аппарат
Сайт psyche.asu.edu (англ.)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Psyche[1] — планируемая миссия NASA по изучению металлического астероида 16 Психея, с помощью которого можно изучать происхождение планетных ядер. Линди Элкинс-Тантон из университета Аризоны является основоположником миссии, она предложила эту миссию NASA для программы «Discovery»?!. Проектом будет управлять лаборатория реактивного движения (JPL). Планируется что запуск будет произведён с помощью ракеты Falcon Heavy в июле 2022 года. В качестве попутной нагрузки в космос будут выведены несколько малых аппаратов: два аппарата EscaPADE для исследования атмосферы Марса и два аппарата Janus для исследования двойных астероидов (предварительно определены две потенциальные цели: 1991 VH и 1996 FG3).

Также рассматривались другие возможности, например «Афина»[англ.] для пролёта мимо астероида (2) Паллада[2].

(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. Миссию Психея окончательно утвердили 4 января 2017 года.

История

Миссия «Психея» была представлена в рамках конкурса предложений для программы «Discovery» NASA в феврале 2015 года. Она была включена в список из 5 финалистов 30 сентября 2015 года и получила 3 млн $ на дальнейшую разработку концепции. Одним из аспектов отбора было длительное «посещение объекта», когда около 30 сотрудников NASA 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.

Обзор миссии

«Психея» будет использовать солнечный ЭРД, и научную полезную нагрузка, A-магнитометр и гамма-спектрометр.

Данные показывают, что астероид (16) Психея имеет диаметр около 252 км. Учёные считают, что (16) Психея может быть открытым ядром протопланеты, которая могла быть такой же большой, как Марс, и потерять свою поверхность в результате серии столкновений.

Аппарат будет построен NASA JPL в сотрудничестве с SSL (ранее Space Systems / Loral) и Университетом штата Аризона.

Предполагается, что ракета может использоваться совместно с отдельной миссией «Афина», которая будет выполнять один полёт к астероиду (2) Паллада — третьему по величине астероиду в Солнечной системе.

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 дифференцированного планетезимала, или оно было сформировано 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?

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.
  • Оборудование будет использовать радиосвязь рентгеновского диапазона для измерения гравитационного поля астероида и определения его внутренней структуры.
  • 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 Подруливающее устройство с эффектом 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) 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 России в ОКБ «Факел» и дорабатывалась в NASA 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.

Прибытие

Психея прибудет к (16) Психея и выйдет на орбиту 31 января 2026 года. 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.

Примечания

  1. Psyche. www.jpl.nasa.gov. Дата обращения: 29 февраля 2020.
  2. Астрономы заглянули в бурное прошлое Паллады, 21.02.2020

Ссылки