Psychika (kosmická loď) - Psyche (spacecraft)
Typ mise | Oběžná dráha asteroidů | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Operátor | |||||||||||
webová stránka | |||||||||||
Délka mise | Plavba: 3,5 roku (plánováno) Věda: 21 měsíců na oběžné dráze (2026-2027) (plánováno) |
||||||||||
Vlastnosti kosmických lodí | |||||||||||
Kosmická loď | Psychika | ||||||||||
Výrobce | Technologie Maxar | ||||||||||
Spustit hmotu | 2608 kg (5750 liber) | ||||||||||
Suchá hmota | 1648 kg (3633 lb) | ||||||||||
Užitečná hmotnost | 30 kg (66 liber) | ||||||||||
Napájení | 4,5 kW | ||||||||||
Začátek mise | |||||||||||
Datum spuštění | Srpna 2022 | ||||||||||
Raketa | Falcon Heavy | ||||||||||
Spusťte web | Kennedyho vesmírné středisko , LC-39A | ||||||||||
Dodavatel | SpaceX | ||||||||||
Průlet kolem Marsu | |||||||||||
Nejbližší přístup | 23. května 2023 | ||||||||||
Vzdálenost | 500 km (310 mi) | ||||||||||
16 Psyche orbiter | |||||||||||
Orbitální vložení | 31. ledna 2026 | ||||||||||
| |||||||||||
Náplast na psychiku |
Psychika je plánovaný orbiter mise, která bude zkoumat původ planetárních jader studiem kovový asteroid se stejným názvem . Lindy Elkins-Tanton z Arizonské státní univerzity je hlavní vyšetřovatel, který navrhl tuto misi pro Discovery Program NASA. Projekt bude říditNASA Jet Propulsion Laboratory (JPL).
16 psychiky je nejtěžší známý M-typ asteroid , a předpokládá se, že bude vystaven železné jádro z protoplanet , pozůstatek násilné srážky s jiným předmětem, který svlékl jeho pláště a kůry . Radarová pozorování asteroidu ze Země naznačují složení železa a niklu. Dne 4. ledna 2017 byla mise Psyche vybrána pro misi NASA Discovery #14.
Dějiny
Psyche byla podána jako součást výzvy k předkládání návrhů na Discovery Program NASA, která byla uzavřena v únoru 2015. Byla zařazena do užšího výběru 30. září 2015 jako jeden z pěti finalistů a za další vývoj konceptu získala 3 miliony USD. Jedním z aspektů výběru bylo vydržení „návštěvy místa“, během níž přišlo asi 30 zaměstnanců NASA a pohovořili, zkontrolovali a zpochybnili navrhovatele a jejich plán.
Dne 4. ledna 2017 byly Lucy a Psyche vybrány pro 13. a 14. misi Discovery, přičemž start pro Psyche byl stanoven na rok 2023. V květnu 2017 bylo datum zahájení přesunuto nahoru, aby se zaměřila na efektivnější trajektorii, která byla zahájena v červenci 2022 na palubě SpaceX Falcon Heavy vozidlo startu a aby bylo dosaženo dne 31. ledna 2026 se Mars gravitační manévr ze dne 23. května 2023.
Přehled misí
Kosmická loď Psyche je navržena se solárním elektrickým pohonem a očekává se, že vědecké užitečné zatížení bude zahrnovat multispektrální zobrazovač , magnetometr a spektrometr gama záření .
Data ukazují, že asteroid 16 Psyche má průměr 222 km (138 mi). Vědci si myslí, že 16 Psyche by mohlo být obnaženým jádrem rané planety, která mohla být tak velká jako Mars a ztratila svůj povrch v sérii násilných srážek. Jeho složení a hustota odpovídá mezosideritovým meteoritům a je pravděpodobné, že jsou jejich mateřským tělem.
Mise se zaměřuje na zahájení v srpnu 2022 a dorazí za čtyři roky na 21 měsíců vědy. Kosmickou loď plánuje postavit NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) ve spolupráci s SSL (dříve Space Systems/Loral) a Arizona State University .
Bylo navrženo, aby start rakety mohl být sdílen se samostatnou misí s názvem Athena , která by provedla jediný průlet asteroidem 2 Pallas , třetím největším asteroidem ve sluneční soustavě . V květnu 2020 bylo oznámeno, že Falcon Heavy nesoucí Psyche bude obsahovat dva smallsat sekundární užitečné zatížení ke studiu atmosféry Marsu a binárních asteroidů, pojmenovaných EscaPADE ( Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers ) a Janus, respektive, ale v září 2020 bude EscaPADE Sonda atmosféry Marsu byla z plánu odstraněna.
Vědecké cíle a záměry
Diferenciace byla základním procesem při formování mnoha asteroidů a všech pozemských planet a přímé zkoumání jádra by mohlo výrazně zlepšit porozumění tomuto procesu. Cílem mise Psyche je charakterizovat geologii, tvar, elementární složení, magnetické pole a distribuci hmoty 16 Psyche . Očekává se, že tato mise zvýší porozumění vzniku planet a interiérů.
Vědecké cíle mise konkrétně jsou:
- Pochopte dříve neprozkoumaný stavební kámen formování planet: železná jádra.
- Podívejte se dovnitř pozemských planet, včetně Země, přímým prozkoumáním nitra diferencovaného těla, které by jinak nebylo vidět.
- Prozkoumejte nový typ světa, vyrobeného z kovu.
Vědecké cíle jsou:
- Určete, zda je 16 Psyche jádrem, nebo zda se jedná o neroztavený materiál.
- Určete relativní stáří oblastí 16 povrchu Psyche.
- Určete, zda malá kovová tělesa obsahují stejné světelné prvky, jaké se očekávají ve vysokotlakém jádru Země.
- Zjistěte, zda byla 16 Psyche vytvořena za podmínek, které více oxidují nebo redukují než jádro Země.
- Charakterizujte 16 topografie Psyche .
Vědecké otázky, kterými se tato mise chce zabývat, jsou:
- Je 16 Psyche odizolovaným jádrem diferencovaného planetesimálu , nebo bylo vytvořeno jako tělo bohaté na železo? Jaké byly stavební kameny planet? Měly planetesimály, které se tvořily blízko Slunce, velmi odlišné objemové složení?
- Pokud bylo 16 Psyche zbaveno pláště , kdy a jak k tomu došlo?
- Pokud byla 16 Psyche jednou roztavena, ztuhla zevnitř ven nebo zvenčí dovnitř?
- Vytvořilo 16 Psyche při ochlazení magnetické dynamo ?
- Jaké jsou hlavní slitinové prvky, které koexistují v železném kovu jádra?
- Jaké jsou klíčové vlastnosti geologického povrchu a globální topografie? Vypadá 16 Psyche radikálně odlišně od známých kamenných a ledových těl?
- Jak se krátery na kovovém těle liší od kráterů na skále nebo ledu?
Nástroje
Psyche bude létat s užitečným zatížením 30 kg (66 lb), které se skládá ze čtyř vědeckých nástrojů:
- Multispektrální Imager poskytne obrázky s vysokým rozlišením za použití filtrů rozlišovat mezi kovovými a silikátových složek.
- Gamma-ray a Neutron Spectrometer bude analyzovat a mapovat prvkové složení asteroidu.
- Magnetometer bude měřit a mapovat zbytkové magnetické pole asteroidu.
- X-band Gravity Science Investigation bude pomocí X-band ( mikrovlnného ) rádiového telekomunikačního systému měřit gravitační pole asteroidu a odvodit jeho vnitřní strukturu.
Kosmická loď také otestuje experimentální laserovou komunikační technologii s názvem Deep Space Optical Communications (DSOC). Doufá se, že zařízení bude schopno zvýšit komunikační výkon a účinnost kosmických lodí 10 až 100krát oproti konvenčním prostředkům. Laserové paprsky z kosmické lodi budou přijímány pozemním dalekohledem na observatoři Palomar v Kalifornii .
Pohon
SPT-140 | Parametr/jednotky |
---|---|
Typ | Tryska s Hallovým efektem |
Napájení | Max: 4,5 kW Min: 900 wattů Výkon solárního pole: Na Zemi: 20 kW |
Specifický impuls (I sp ) | 1800 sekund |
Totální impuls | 8,2 MN · s |
Tah | 280 mN |
Hnací hmotnost | 8,5 kg |
Hnací hmota | ≈ 425 kg xenonu |
Tato mise bude využívat model SPT-140, motorový pohon s Hallovým efektem využívající solární elektrický pohon , kde je elektřina generovaná ze solárních panelů přenášena na elektrický, nikoli chemicky poháněný raketový motor. Hnací motor je nominálně dimenzován na provozní výkon 4,5 kW, ale bude také pracovat po dlouhou dobu přibližně 900 wattů. Psyche bude první misí, která využije rakety s Hallovým efektem mimo lunární oběžnou dráhu.
SPT-140 (SPT je zkratka pro Stacionární plazmový pohon) je komerční pohonný systém výrobní linky, který v Rusku vynalezla společnost OKB Fakel a který od konce 80. let minulého století vyvíjí výzkumné středisko NASA Glenn Research Center , Space Systems Loral a Pratt & Whitney . Raketový motor SPT-140 byl poprvé testován v USA jako 3,5 kW jednotka v roce 2002 jako součást programu Air Force Integrated High Payoff Rocket Propulsion Technology. Použití solárních elektrických trysek umožní kosmické lodi dosáhnout 16 Psyche (na 3,3 astronomických jednotek ) mnohem rychleji a spotřebovat pouze 10% hnacího plynu, který by potřeboval pomocí konvenčního chemického pohonu.
Elektřinu budou generovat dvoustranné solární panely v konfiguraci ve tvaru X s pěti panely na každé straně. Předtím, než se mise posunula vpřed s novou trajektorií, měly být panely uspořádány v přímých liniích, přičemž na každé straně kosmické lodi byly pouze čtyři panely.
Operace
Start a trajektorie
Start je plánován na srpen 2022 na vozidle Falcon Heavy . Náklady na spuštění včetně sekundárního užitečného zatížení jsou 117 milionů USD. Psyche bude spuštěna na trajektorii, která 23. května 2023 provede gravitační asistenční manévr kolem Marsu směrem k pásu asteroidů a zachytí asteroid Psyche.
Režimy na oběžné dráze
Psyche narazí na 16 Psyche asteroidů a vstoupí na oběžnou dráhu 31. ledna 2026. Kosmická loď by obíhala ve klesajících výškách nebo režimech. Jeho první režim, Orbit A , uvidí kosmickou loď vstoupit na oběžnou dráhu 700 km (430 mi) pro charakterizaci magnetického pole a předběžné mapování po dobu 56 dnů. Poté bude sestupovat na oběžnou dráhu B , nastavenou na 290 km (180 mi) nadmořské výšky po dobu 76 dní, pro topografii a charakterizaci magnetického pole. Poté sestoupí na Orbit C , ve výšce 170 km (110 mi) po dobu 100 dnů, aby provedl gravitační vyšetřování a pokračoval v pozorování magnetického pole. Nakonec orbiter vstoupí na oběžnou dráhu D , nastavenou na 85 km (53 mi), aby určil chemické složení povrchu pomocí spektrometrů gama a neutronů. Rovněž získá nepřetržité zobrazování, gravitaci a mapování magnetického pole. Mise je plánována na oběžnou dráhu asteroidu po dobu nejméně 21 měsíců.
Pozemní stanice pro laserové spojení
Laserové paprsky z kosmické lodi budou přijímány pozemním teleskopem na observatoři Palomar v Kalifornii. Laserové paprsky do kosmické lodi budou odeslány z menšího dalekohledu v zařízení JPL Table Mountain Facility .
Viz také
- DAVINCI , navrhovaná atmosférická sonda k Venuši
- Železný meteorit
- VERITAS , navrhovaný oběžník Venuše
Reference
externí odkazy
- Web mise na NASA.gov
- Web mise od Arizona State University
- Boyle, Alan (10. září 2020). „First Mode vyhrává smlouvu na 1,8 milionu USD na stavbu hardwaru pro misi Psyche k asteroidu“ . geekwire.com . Citováno 28. října 2020 .