Psyche (kosmická loď)

Psyche [2]  je plánovaná mise NASA ke studiu kovového asteroidu 16 Psyche , který lze použít ke studiu původu jader planet. Lindy Elkins-Tanton z University of Arizona je původcem mise a navrhla tuto misi programu NASA Discovery Projekt bude řídit Laboratoř proudového pohonu (JPL) . Plánuje se, že start bude proveden pomocí rakety Falcon Heavy 10. října 2023. Dvě malé sondy Janus budou vypuštěny do vesmíru jako vedlejší náklad ke studiu binárních asteroidů (předběžně byly identifikovány dva potenciální cíle: 1991 VH a 1996 FG3 ).

Zvažovaly se i další možnosti, jako například Athena proletět kolem asteroidu (2) Pallas [3] .

(16) Psyche je nejtěžší známý asteroid třídy M , o kterém se předpokládá, že je jádrem protoplanety , pozůstatkem srážky, která odtrhla všechny ostatní vrstvy. Radarová pozorování říkají, že tento asteroid je složen ze železa a niklu . Mise Psyche byla nakonec schválena 4. ledna 2017.

Přehled misí

Data ukazují, že asteroid (16) Psyche má průměr asi 252 km. Vědci se domnívají, že (16) Psyché může být otevřeným jádrem protoplanety , která by mohla být velká jako Mars a ztratit svůj povrch v sérii kolizí.

Plavidlo bylo postaveno NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) ve spolupráci s SSL (dříve Space Systems/Loral) a Arizona State University.

Vědecké cíle a záměry

Diferenciace byla základním procesem při formování mnoha asteroidů a všech terestrických planet a přímá studie jádra by mohla výrazně zlepšit pochopení tohoto procesu. "Psyche" bude studovat geologii, tvar, elementární složení, magnetické pole a rozložení hmoty asteroidu (16) Psyche. Očekává se, že tato mise rozšíří znalosti o formování planet a jejich vnitřních strukturách. Vědecké cíle mise:

• Pochopte dříve neprobádanou část formování planet: železná jádra.
• Nahlédnout do nitra terestrických planet včetně Země a přímo zkoumat vnitřek diferencovaného tělesa, které by jinak nebylo vidět.
• Prozkoumejte nový typ světa vyrobeného z kovu.
• Určete, zda (16) Psyché je jádro, nebo je to roztavená látka.
• Určete relativní stáří povrchových oblastí (16) Psyché.
• Určete, zda malá kovová tělesa obsahují stejné lehké prvky očekávané ve vysokotlakém jádru Země.
• Určete, zda (16) Psyché vznikla za podmínek více oxidujících nebo redukujících než zemské jádro.
• Popiš topografii (16) Psyché.

Vědecké otázky mise:

• Je (16) Psyché nahým jádrem diferencované planetesimály, nebo byla vytvořena jako tělo bohaté na železo? Jaké byly části planet, než se spojily? Měly planetesimály, které se vytvořily blízko Slunce daleko, velmi odlišné složení?
• Pokud (16) Psyché byla svlečena z pláště, kdy a jak se to stalo?
• Jestliže (16) Psyché byla kdysi roztavena, ztuhla zevnitř nebo zvenčí?
• Možná (16) Psyché má magnetické pole, jak se ochlazuje?
• Jaké jsou hlavní prvky, které koexistují v kovovém železe jádra?
• Jaké jsou hlavní charakteristiky geologického povrchu a globální topografie? (16) Liší se Psyché radikálně od známých skalnatých a ledových těles?
• Jak se liší krátery na kovovém tělese od kamenů nebo ledu?

Letový plán

Psyche dorazí na (16) Psyche a vstoupí na oběžnou dráhu v roce 2029. Kosmická loď se bude otáčet v klesajících výškách nebo režimech. Jeho první režim, „Orbit A“, umožní sondě během 56 dnů vstoupit na oběžnou dráhu dlouhou 700 km pro určení magnetického pole a předběžné mapování. Poté sestoupí na oběžnou dráhu B, nastavenou ve výšce 290 km, po dobu 76 dní za stejným účelem. Poté sestoupí na oběžnou dráhu C ve výšce 170 km po dobu 100 dní, aby studoval gravitaci a magnetické pole. Nakonec orbiter vstoupí na oběžnou dráhu D ve výšce 85 km, aby pomocí gama záření a neutronových spektrometrů určil chemické složení povrchu. Plánuje se, že zařízení zůstane na oběžné dráze asteroidu minimálně 21 měsíců.

Historie

Mise Psyche byla předložena jako součást výzvy k předkládání návrhů pro program NASA Discovery v únoru 2015. Do seznamu 5 finalistů byla zařazena 30. září 2015 a získala 3 miliony dolarů na další rozvoj konceptu. Jedním z aspektů výběrového procesu byla zdlouhavá „návštěva místa“, kam přišlo asi 30 zaměstnanců NASA a popovídali, kontrolovali a zpochybňovali návrhy a jejich plán.

4. ledna 2017 byly Lucy a Psyche vybrány do 13. a 14. mise Discovery, přičemž Psyche bude spuštěna v roce 2023. V květnu 2017 bylo datum startu posunuto zpět na srpen 2022 s očekávaným příletem 31. ledna 2026 a manévrem v gravitačním poli Marsu 23. května 2023.

V únoru 2021 NASA oznámila, že realizace mise Psyche brzy vstoupí do závěrečné fáze [4] .

V červnu 2022 NASA oznámila, že kvůli problémům se softwarem zodpovědným za ovládání vozidla nebyla schopna dokončit testování vozidla před uzavřením startovacího okna v říjnu 2022. Start je možný v roce 2023 a 2024 s příletem k asteroidu v roce 2029, respektive 2030 [5] .

V říjnu 2022 NASA oznámila, že plánuje vypustit stanici 10. října 2023, přičemž k cíli dorazí v roce 2029 [1] .

Konstrukce kosmické lodi

"Psyche" bude využívat solární elektrický pohon[ upřesnit ] a ponese vědecký náklad: A-magnetometr a spektrometr gama záření.

Užitečné zatížení

Psyche poletí s 30 kg nákladem složeným ze čtyř vědeckých přístrojů:

• Multispektrální kamera bude poskytovat snímky s vysokým rozlišením s filtry pro rozlišení mezi kovovými a silikátovými složkami.
• Gama a neutronový spektrometr bude analyzovat a zobrazovat elementární složení asteroidu.
• Magnetometr změří a zobrazí zbytkové magnetické pole asteroidu.
• Měření orbitálních parametrů pomocí standardního komunikačního systému umožní studovat gravitační pole asteroidu a určit jeho vnitřní strukturu.
• Kosmická loď bude také testovat experimentální laserovou komunikační technologii nazvanou Deep Space Optical Communications. Očekává se, že zařízení bude schopno zvýšit komunikační výkon a efektivitu kosmické lodi 10 až 100krát oproti konvenčním prostředkům. Laserové paprsky ze sondy budou přijímány pozemním dalekohledem na observatoři Palomar v Kalifornii.

Motor

Tato mise bude využívat motor SPT-140 (stacionární plazmový motor[ specifikovat ] ) s Hallovým efektem, využívající solární elektrický pohon, kdy je elektřina generovaná solárními panely přenesena do elektrického, nikoli chemického raketového motoru. Motor je nominálně dimenzován na provozní výkon 4,5 kW s trvalým výkonem asi 900 wattů.

Koncepce motoru byla vyvinuta v SSSR ve Fakel Design Bureau a od konce 80. let byla zdokonalována NASA a Space Systems/Loral a Pratt & Whitney . SPT-140 byl poprvé testován v USA v roce 2002 jako součást programu raketového pohonu amerického letectva. Použití solárního elektrického pohonu umožní kosmické lodi dosáhnout (16) Psyche (3,3 astronomických jednotek) mnohem rychleji, přičemž spotřebuje pouze 10 % paliva, které by bylo zapotřebí u konvenčního chemického pohonu.

Elektřinu budou vyrábět oboustranné solární panely ve tvaru X s pěti panely na každé straně.

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 NASA pokračuje Psyche Asteroid Mission . NASA. (neurčitý)
2. ↑ Psycho . www.jpl.nasa.gov. Získáno 29. února 2020. Archivováno z originálu dne 9. listopadu 2020. (neurčitý)
3. ↑ Astronomové nahlížejí do Pallasovy pohnuté minulosti Archivováno 23. února 2020 na Wayback Machine , 21. 2. 2020
4. ↑ 10 quintilionový projekt asteroidu Psyche vstupuje do klíčové fáze . Získáno 4. února 2021. Archivováno z originálu 4. února 2021. (neurčitý)
5. ↑ NASA oznamuje zpoždění startu  mise Psyche Asteroid . NASA (24. června 2022). Staženo: 25. června 2022.

Odkazy

• Stránky mise na NASA.gov