Psyche (космический аппарат)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
У этого термина существуют и другие значения, см. Психея (значения).
Психея
Discovery 14
Заказчик NASA
Производитель NASA
Оператор NASA и Университет штата Аризона
Задачи Изучение астероида (16) Психея
Спутник (16) Психеи
Стартовая площадка КЦ Кеннеди, LC-39A
Ракета-носитель Falcon Heavy
Запуск 13 октября 2023[1]
Выход на орбиту 2029[2]
COSPAR ID 2023-157A
SCN 58049
Технические характеристики
Платформа SSL 1300
Масса 2608 кг
Целевая аппаратура
Многоспектральная камера Камера, которая может снимать в разных диапазонах спектра
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 VERITAS→
alt=Скриншот программы Discovery ←Люси VERITAS→
Тип космический зонд и орбитальный аппарат
Сайт psyche.asu.edu (англ.)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Psyche[3] («Психе́я») — космический аппарат NASA по изучению металлического астероида (16) Психея, который может пролить свет на происхождение планетных ядер. Запущен с помощью ракеты Falcon Heavy 13 октября 2023 года.

Основоположник миссии — Линди Элкинс-Тэнтон из университета Аризоны, она предложила эту миссию NASA для программы «Discovery Program». Миссию Psyche окончательно утвердили 4 января 2017 года. Проектом управляет лаборатория реактивного движения (JPL).

Изначально планировалось, что в качестве попутной нагрузки в космос будут выведены два малых аппарата Janus для исследования двойных астероидов (предварительно определены две потенциальные цели: 1991 VH и 1996 FG3), но в 2022 году из-за переноса даты пуска от этих планов отказались. Рассматривались и другие возможности, например «Афина»[англ.] для пролёта мимо астероида (2) Паллада[4].

(16) Психея — самый тяжёлый 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.

Обзор миссии

[править | править код]

Данные показывают, что астероид (16) Психея имеет диаметр около 252 км. Учёные считают, что она может быть голым ядром протопланеты, которая могла быть размером с Марс и потерять внешние слои в результате серии столкновений.

Аппарат построен Лабораторией реактивного движения (JPL) НАСА в сотрудничестве с SSL (ранее Space Systems/Loral) и Университетом штата Аризона.

Научные цели и задачи

[править | править код]
Трёхмерная модель Психеи на основе данных кривой блеска

В формировании многих астероидов и всех планет земной группы важную роль играла гравитационная дифференциация, 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[5]:

  • 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 Психея ядром, или это расплавленное вещество.
  • Определить относительный возраст областей поверхности Психеи.
  • Определить, содержат ли небольшие металлические тела те же лёгкие элементы, которые ожидаются в ядре высокого давления Земли.
  • Определить, образовалась ли Психея в условиях, более окислительных или более восстановительных, чем ядро Земли.
  • Охарактеризовать топографию Психеи.

Научные вопросы миссии:

  • Является ли Психея обнажённым ядром дифференцированной планетезимали, или она была сформирована как богатое железом тело? Каковы были части планет до слипания? Были ли у планетезималей, которые образовались вблизи Солнца и далеко очень разные составы?
  • Если Психея была лишена своей мантии, когда и как это произошло?
  • Если Психея когда-то была расплавлена, она затвердела изнутри или снаружи?
  • Возможно, 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?

План полёта

[править | править код]
Сегодня 441 день из 2128 дней полёта до выхода на орбиту вокруг астероида.
Выход на орбиту Психеи ожидается через 4 года 7 месяцев 14 дней. Из всего пути: 20,7 % завершено

Психея прибудет к астероиду (16) Психея и выйдет на орбиту вокруг него в 2029 году. 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.

История

[править | править код]

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

В феврале 2021 года НАСА сообщило, что реализация миссии «Психея» скоро вступит в финальную стадию[6].

В июне 2022 года НАСА сообщило о том, что из-за проблем с программным обеспечением, отвечающим за управление аппаратом, не успевает завершить тестирование аппарата до закрытия пускового окна в октябре 2022 года. Запуск возможен в 2023 и 2024 году с прибытием к астероиду в 2029 и 2030 году соответственно[7].

В октябре 2022 года NASA сообщило, что планирует запустить станцию 10 октября 2023 года с прибытием к цели в 2029 году[2] . В июле 2023 года дата запуска уточнена — 5 октября 2023 года[8]. В сентябре 2023 года дата запуска перенесена на 12 октября 2023 года в 14:16 UTC[9].

13 октября 2023 года аппарат был успешно запущен[1].

4 декабря Psyche произвела проверку камер, сделав фотографию, включающую звезды из созвездия рыб. Это стало первым светом камер аппарата[10].

Траектория полёта

[править | править код]

Траектория полёта миссии Psyche

Относительно Солнца
Около астероида Психея

Конструкция КА

[править | править код]

«Психея» будет использовать солнечный ЭРД[уточнить], и будет нести научную полезную нагрузку: A-магнитометр и гамма-спектрометр.

Полезная нагрузка

[править | править код]

Психея будет летать с грузом 30 кг, состоящим из четырёх научных инструментов[10]:

  • 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.
  • Измерение параметров орбиты при помощи штатной системы связи позволит изучить гравитационное поле астероида и определить его внутреннюю структуру.
  • 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

[править | править код]
Параметр Значение
Тип Двигатель на эффекте 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 ≈ 922 кг ксенона[11]

Эта миссия будет использовать двигатель SPT-140 (стационарный плазменный двигатель[уточнить]) 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[10].

Концепция двигателя была разработана в СССР в ОКБ «Факел» и дорабатывалась в НАСА 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 от того количества, которое потребовалось бы при использовании обычных химических двигателей.

Электричество будет генерироваться двусторонними солнечными батареями в форме буквы X с пятью панелями на каждой стороне.

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 Межпланетная станция Psyche запущена в космос. N+1 (13 октября 2023). Дата обращения: 13 октября 2023. Архивировано 14 октября 2023 года.
  2. ↑ 1 2 NASA Continues Psyche Asteroid Mission. NASA. Дата обращения: 29 октября 2022. Архивировано 28 октября 2022 года.
  3. ↑ Psyche. www.jpl.nasa.gov. Дата обращения: 29 февраля 2020. Архивировано 9 ноября 2020 года.
  4. ↑ Астрономы заглянули в бурное прошлое Паллады Архивная копия от 23 февраля 2020 на Wayback Machine, 21.02.2020
  5. ↑ Psyche Science - NASA Science (амер. англ.). science.nasa.gov. Дата обращения: 29 сентября 2024. Архивировано 7 сентября 2024 года.
  6. ↑ Проект «Психея» по изучению астероида стоимостью $10 квинтиллионов перешёл в ключевую фазу. Дата обращения: 4 февраля 2021. Архивировано 4 февраля 2021 года.
  7. ↑ NASA Announces Launch Delay for Psyche Asteroid Mission (англ.). NASA (24 июня 2022). Дата обращения: 25 июня 2022. Архивировано 24 июня 2022 года.
  8. ↑ NASA Prepares for Launch to Golden Asteroid Worth $10 Quintillion. Дата обращения: 25 июля 2023. Архивировано 24 июля 2023 года.
  9. ↑ Запуск зонда Psyche к одноименному астероиду перенесён на 12 октября. Интерфакс (29 сентября 2023). Дата обращения: 30 сентября 2023. Архивировано 29 сентября 2023 года.
  10. ↑ 1 2 3 Psyche Spacecraft - NASA Science (амер. англ.). science.nasa.gov. Дата обращения: 29 сентября 2024. Архивировано 29 мая 2024 года.
  11. ↑ Solar Electric Propulsion Makes NASA’s Psyche Spacecraft Go - NASA (амер. англ.) (20 сентября 2021). Дата обращения: 5 апреля 2024.

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Psyche_(космический_аппарат)&oldid=142303069