Psyyke (avaruusalus)

Psyche [2]  on NASAn suunniteltu tehtävä tutkia metallista asteroidia 16 Psyche , jota voidaan käyttää planeettojen ytimien alkuperän tutkimiseen. Lindy Elkins-Tanton Arizonan yliopistosta on operaation alullepanija ja ehdotti tätä tehtävää NASAn Discovery - ohjelmalle Projektia johtaa Jet Propulsion Laboratory (JPL) . Laukaisun on suunniteltu tapahtuvan Falcon Heavy -raketilla 10.10.2023. Kaksi pientä Janus -luotainta laukaistaan ​​avaruuteen sivukuormana binääriasteroidien tutkimiseksi (kaksi mahdollista kohdetta on alustavasti tunnistettu: 1991 VH ja 1996 FG3 ).

Myös muita mahdollisuuksia pohdittiin, kuten Athena lentää asteroidin (2) Pallas [3] ohi .

(16) Psyche on raskain tunnettu M-luokan asteroidi , jonka uskotaan olevan protoplaneetan ydin , jäännös törmäyksestä, joka repi pois kaikki muut kerrokset. Tutkahavaintojen mukaan tämä asteroidi koostuu raudasta ja nikkelistä . Psyche-tehtävä hyväksyttiin lopulta 4. tammikuuta 2017.

Tehtävän yleiskatsaus

Tiedot osoittavat, että asteroidin (16) Psyche halkaisija on noin 252 km. Tutkijat uskovat, että (16) Psyche voi olla protoplaneetan avoin ydin , joka voi olla yhtä suuri kuin Mars ja menettää pintansa törmäyssarjassa.

Aluksen rakensi NASA :n Jet Propulsion Laboratory (JPL) yhteistyössä SSL :n (entinen Space Systems/Loral) ja Arizona State Universityn kanssa.

Tieteelliset päämäärät ja tavoitteet

Erilaistuminen on ollut perustavanlaatuinen prosessi monien asteroidien ja kaikkien maanpäällisten planeettojen muodostumisessa, ja ytimen suora tutkiminen voisi parantaa huomattavasti tämän prosessin ymmärtämistä. "Psyche" tutkii asteroidin (16) Psychen geologiaa, muotoa, alkuainekoostumusta, magneettikenttää ja massajakaumaa. Tämän tehtävän odotetaan laajentavan ymmärrystä planeettojen muodostumisesta ja niiden sisäisistä rakenteista. Tehtävän tieteelliset tavoitteet:

• Ymmärrä planeetan muodostumisen aiemmin tutkimaton osa: rautasydämet.
• Katsoa maanpäällisten planeettojen, mukaan lukien Maan, sisään tutkimalla suoraan erilaistuneen kappaleen sisäosia, joka ei muuten olisi näkyvissä.
• Tutustu uudenlaiseen metalliin tehtyyn maailmaan.
• Selvitä, onko (16) Psyche ydin vai onko se sula aine.
• Määritä Psychen pinta-alojen (16) suhteellinen ikä.
• Selvitä, sisältävätkö pienet metallikappaleet samoja valoelementtejä, joita odotetaan Maan korkeapaineisessa ytimessä.
• Selvitä, muodostuiko (16) Psyyke olosuhteissa, jotka hapettavat vai pelkistävät enemmän kuin maan ydin.
• Kuvaile Psychen topografiaa (16).

Tehtävän tieteelliset kysymykset:

• Onko (16) Psyche erilaistuneen planetesimaalin paljas ydin, vai muodostuiko se rautarikkaaksi kappaleeksi? Mitkä olivat planeettojen osat ennen kuin ne tarttuivat toisiinsa? Oliko Auringon lähellä muodostuneiden planetesimaalien koostumus hyvin erilainen?
• Jos (16) Psyche riisuttiin vaipaltaan, milloin ja miten tämä tapahtui?
• Jos (16) Psyche kerran sulatettiin, jähmettyikö se sisältä vai ulkoa?
• Ehkä (16) Psyykellä on magneettikenttä, miten se jäähdytetään?
• Mitkä ovat tärkeimmät elementit, jotka esiintyvät ytimen metalliraudassa?
• Mitkä ovat geologisen pinnan ja maapallon topografian tärkeimmät ominaisuudet? (16) Onko Psyche radikaalisti erilainen kuin tunnetut kiviset ja jäiset kappaleet?
• Miten metallirungon kraatterit eroavat kivistä tai jäästä?

Lentosuunnitelma

Psyche saapuu (16) Psycheen ja lähtee kiertoradalle vuonna 2029. Avaruusalus pyörii alenevilla korkeuksilla tai tiloilla. Sen ensimmäinen tila, "Orbit A", mahdollistaa avaruusaluksen siirtymisen 700 km:n pituiselle kiertoradalle magneettikentän määritystä ja alustavaa kartoitusta varten 56 päivän sisällä. Sen jälkeen se laskeutuu kiertoradalle B, joka on asetettu 290 kilometrin korkeuteen, 76 päiväksi samaa tarkoitusta varten. Sen jälkeen se laskeutuu kiertoradalle C 170 km:n korkeudessa 100 päiväksi tutkimaan painovoimaa ja magneettikenttää. Lopuksi kiertoradalla kiertoradalla D 85 kilometrin korkeudessa määritetään pinnan kemiallinen koostumus gammasäteiden ja neutronispektrometrien avulla. Laitteen on suunniteltu pysyvän asteroidin kiertoradalla vähintään 21 kuukautta.

Historia

Psyche-tehtävä lähetettiin osana NASA :n Discovery-ohjelman ehdotuspyyntöä helmikuussa 2015. Hänet sisällytettiin viiden finalistin joukkoon 30. syyskuuta 2015 ja hän sai 3 miljoonaa dollaria konseptin edelleen kehittämiseen. Yksi valintaprosessin näkökohta oli pitkä "työmaakäynti", jossa noin 30 NASAn työntekijää tulee haastattelemaan, tarkastamaan ja kyseenalaistamaan ehdotukset ja heidän suunnitelmansa.

4. tammikuuta 2017 Lucy ja Psyche valittiin 13. ja 14. Discovery-tehtävälle, ja Psyche käynnistyi vuonna 2023. Toukokuussa 2017 laukaisupäivä siirrettiin elokuuhun 2022, ja sen odotettu saapuminen on 31. tammikuuta 2026 ja siirto Marsin painovoimakentässä 23. toukokuuta 2023.

Helmikuussa 2021 NASA ilmoitti, että Psyche-tehtävän toteutus etenee pian viimeiseen vaiheeseen [4] .

Kesäkuussa 2022 NASA ilmoitti, että ajoneuvon ohjaamisesta vastaavan ohjelmiston ongelmien vuoksi se ei pystynyt suorittamaan ajoneuvon testausta ennen laukaisuikkunan sulkemista lokakuussa 2022. Laukaisu on mahdollista vuonna 2023 ja 2024, kun se saapuu asteroidiin vuonna 2029 ja 2030 [5] .

NASA ilmoitti lokakuussa 2022, että se aikoo laukaista aseman 10. lokakuuta 2023, ja se saapuu kohteeseen vuonna 2029 [1] .

Avaruusaluksen suunnittelu

"Psyche" käyttää aurinkosähkövoimaa[ selventää ] ja kuljettaa tieteellisen hyötykuorman: A-magnetometrin ja gammasädespektrometrin.

Hyötykuorma

Psyche lentää 30 kg:n hyötykuormalla, joka koostuu neljästä tieteellisestä instrumentista:

• Monispektrikamera tarjoaa korkearesoluutioisia kuvia suodattimilla, jotka erottavat metalliset ja silikaattikomponentit.
• Gamma- ja neutronispektrometri analysoi ja näyttää asteroidin alkuainekoostumuksen.
• Magnetometri mittaa ja näyttää asteroidin jäännösmagneettikentän.
• Rataparametrien mittaaminen tavallisella viestintäjärjestelmällä mahdollistaa asteroidin gravitaatiokentän tutkimisen ja sen sisäisen rakenteen selvittämisen.
• Avaruusalus testaa myös kokeellista laserviestintätekniikkaa nimeltä Deep Space Optical Communications. Laitteen odotetaan pystyvän lisäämään avaruusalusten viestintäsuorituskykyä ja -tehokkuutta 10-100 kertaa perinteisiin keinoihin verrattuna. Avaruusaluksen lasersäteet vastaanottaa Kaliforniassa sijaitsevan Palomarin observatorion maassa sijaitseva teleskooppi.

Moottori

Tämä tehtävä käyttää SPT-140-moottoria (kiinteä plasmamoottori[ täsmennä ] ) Hall-ilmiöllä aurinkosähkövoimalla, kun aurinkopaneelien tuottama sähkö siirretään sähköiseen rakettimoottoriin kemiallisen moottorin sijaan. Moottorin nimellisteho on 4,5 kW ja jatkuva teho noin 900 wattia.

Moottorikonsepti kehitettiin Neuvostoliitossa Fakel Design Bureaussa , ja NASA ja Space Systems/Loral ja Pratt & Whitney ovat sitä hioneet 1980-luvun lopulta lähtien. SPT-140 testattiin ensimmäisen kerran Yhdysvalloissa vuonna 2002 osana Yhdysvaltain ilmavoimien raketin propulsioohjelmaa. Aurinkosähkövoiman käyttö mahdollistaa sen, että avaruusalus saavuttaa (16) Psychen (3,3 tähtitieteellistä yksikköä) paljon nopeammin, samalla kun se kuluttaa vain 10 % polttoaineesta, joka tarvittaisiin tavanomaisella kemiallisella propulsiovoimalla.

Sähköä tuotetaan kaksipuolisilla X-muotoisilla aurinkopaneeleilla, joissa on viisi paneelia kummallakin puolella.

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 NASA jatkaa Psyche Asteroid Mission -matkaa . NASA. (määrätön)
2. ↑ Psyko . www.jpl.nasa.gov. Haettu 29. helmikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 9. marraskuuta 2020. (määrätön)
3. ↑ Tähtitieteilijät näkevät Pallaksen myrskyisän menneisyyden Arkistoitu 23. helmikuuta 2020 Wayback Machinessa , 21.02.2020
4. ↑ 10 kvintiljoonan dollarin asteroidiprojekti Psyche siirtyy avainvaiheeseen . Haettu 4. helmikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 4. helmikuuta 2021. (määrätön)
5. ↑ NASA ilmoittaa, että Psyche Asteroid Mission laukaisu viivästyy  . NASA (24. kesäkuuta 2022). Haettu: 25.6.2022.

Linkit

• Tehtävän verkkosivusto osoitteessa NASA.gov