NASA chce wykorzystać słońce do zasilania przyszłych misji kosmicznych

NASA/JPL-Caltech/ASU

W sierpniu 2022 r. sonda NASA o nazwie Psyche wyruszy na eksplorację gigantycznej metalicznej asteroidy zwanej Psyche 16, aby pomóc naukowcom dowiedzieć się więcej o powstawaniu planet. Jednak sposób, w jaki Psyche dociera do celu, będzie inny niż typowe misje NASA.

Opierając się na technologii używanej w poprzednich misjach, w tym Świt oraz Głęboka przestrzeń 1 , energia słoneczna pomoże przenieść Psyche w przestrzeń kosmiczną. Jeśli to się powiedzie, może to być początek nowej ery wykorzystywania bardziej paliwooszczędnych sond zarówno do eksploracji kosmosu, jak i misji komercyjnych.

Tradycyjne statki kosmiczne opierają się raczej na reakcjach chemicznych między kombinacją paliw płynnych niż na elektryczność. Psyche użyje dwóch gigantycznych paneli słonecznych do konwersji energii słonecznej na energię elektryczną, która będzie zasilać cztery silniki jonowe. Ta energia elektryczna zamieni zbiorniki z gazem ksenonowym (tego samego rodzaju używanego w reflektorach samochodowych) w jony ksenonowe, które cztery silniki Psyche wyrzucą, aby delikatnie skierować statek kosmiczny w stronę asteroidy, która krąży między Marsem a Jowiszem, ponad 1,5 miliarda mil od Ziemi. .

Powiązana historia

NASA kończy swoją 30-letnią suszę na Wenus dwiema nowymi misjami

DAVINCI+ i VERITAS spróbują odpowiedzieć na pytanie, jak i dlaczego druga planeta od Słońca stała się piekłem, jakim jest dzisiaj.

Podczas gdy inne statki kosmiczne, jak Lucy , które wykorzystywały energię słoneczną do obsługi instrumentów, Psyche będzie jedną z pierwszych misji NASA w dalekim kosmosie, które wykorzystują energię słoneczną zarówno do operacji pokładowych, jak i napędu.

Paweł Łozano , dyrektor laboratorium napędów kosmicznych MIT, mówi, że Psyche może położyć podwaliny pod większą eksplorację kosmosu zasilaną energią słoneczną. Ostatecznie technologia może pomóc nam w dłuższym badaniu wielu obiektów niebieskich i potencjalnie sprawić, że misje załogowe poza orbitą Ziemi będą bardziej przystępne i wykonalne.

W rzeczywistości otwiera możliwość eksploracji i komercjalizacji przestrzeni w sposób, którego wcześniej nie widzieliśmy, mówi Lozano.

Ponieważ statek kosmiczny korzystający z napędu słonecznego wymaga mniej paliwa niż statek napędzany chemicznie, ma na pokładzie więcej miejsca na ładunek, instrumenty naukowe i pewnego dnia astronautów. Jedna firma, Systemy akcji , opracowuje wydajniejsze silniki jonowe dla Cubesatów, a także większych satelitów i innych statków kosmicznych.

Technologia napędu słonecznego jest już powszechna w satelitach krążących wokół Ziemi, ale do tej pory nie była wystarczająco potężną alternatywą dla silników zasilanych chemicznie, aby mogła być stosowana tak często w statkach kosmicznych zmierzających w kosmos. Postępy w dziedzinie napędu słonecznego to zmienią.

Technologia stojąca za Psyche miała swój pierwszy poważny test w Dawn, statku kosmicznym wykorzystującym energię słoneczną i silniki jonowe. Dawn ostatecznie zamilkł podczas okrążania planety karłowatej Ceres (gdzie pozostanie na orbicie przez dziesięciolecia) w 2018 roku, trzy lata po planowanym zakończeniu misji. Te stery strumieniowe mogą działać przez lata bez wyczerpania paliwa, ale zapewniają stosunkowo niski ciąg w porównaniu z konwencjonalnym napędem.

Silniki Psyche będą w stanie generować trzy razy więcej ciągu niż ich poprzednicy, a około rok po wystrzeleniu otrzyma pewną pomoc od przyciągania grawitacyjnego Marsa, aby zmienić jego trajektorię przed ostatecznym osiągnięciem celu w 2026 roku.

Potem Psyche spędzi niecałe dwa lata na orbicie asteroidy. Jego misją będzie zbadanie żelaznego jądra asteroidy w celu ustalenia, czy zawiera on te same pierwiastki, które zostały odkryte w wysokociśnieniowym jądrze Ziemi, co może pomóc naukowcom dowiedzieć się więcej o formowaniu się planet.

Chociaż nie możemy bezpośrednio zobaczyć jądra Ziemi, Psyche użyje multispektralnego urządzenia do obrazowania, instrumentu, który wykorzystuje filtry i dwie kamery do uzyskania wysokiej rozdzielczości danych geologicznych, składowych i topograficznych z asteroidy. Jeśli jej jądro okaże się podobne do rdzeni małych, skalistych planet, naukowcy mogliby ustalić, czy oba mają podobne pochodzenie. Ponieważ uważa się, że Psyche 16 (asteroida) jest jądrem planety, która nie powstała, przyjrzenie się jej z bliska może dostarczyć szczegółów na temat formowania się wewnętrznego Układu Słonecznego.

W 2017 roku Psyche została wybrana jako jedna z dwóch misji w programie Discovery NASA, serii tanich misji do celów w całym Układzie Słonecznym. Psyche, kierowany częściowo przez Arizona State University, miał około 450 milionów dolarów na rozwój, aby zapewnić sobie możliwość dotarcia do przestrzeni kosmicznej. Ale im dalej statek kosmiczny oddala się od Słońca, tym trudniej jest jego panelom słonecznym przechwytywać światło słoneczne i zasilać silniki jonowe. Dlatego gdy Psyche minie Marsa, będzie musiała zwolnić.

Aby pójść jeszcze dalej, może być konieczne poleganie na statkach kosmicznych jądrowy napęd cieplny , którą NASA również rozwija.

ukryć