Місія NASA Psyche запускає іонні двигуни. Як вони працюють та чому це важливо для далеких космічних місій
Що відомо про місію NASA Discovery Program та політ на Психею
NASA Discovery Program — це серія місій з дослідження Сонячної системи, однією з яких є дослідження астероїда 16 Психея. Хоча цей об’єкт не найбільший у поясі астероїдів, він один із наймасивніших через великий вміст металів у складі.
Вчені підозрюють, що Психея насправді є початковим ядром планети, яку також називають планетезималем. Це небесне тіло, яке утворюється внаслідок поступового осідання на ньому менших об'єктів, однак під шаром пилу має цілісне ядро.
Також астрономи вважають, що вартість усіх корисних копалин астероїда може досягати $10 тис. квадрильйонів, що перевищує сумарну економіку нашої планети.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Космічний апарат «Психея» стартував до астероїда ще 13 жовтня 2023 року. По дорозі NASA використовувало його для тестування лазерного зв’язку в глибокому космосі. Корабель випустив комунікаційний лазер на Землю з відстані майже 16 млн км. Очікується, що до 2029 року він досягне своєї цілі й буде обертатися навколо нього протягом двох років, спостерігаючи та надсилаючи дані до NASA.
Що відомо про іонні двигуни та як вони працюють
Іонний двигун є відносно старою технологією для NASA. Його перші випробування розпочалися ще 1964 року. Серед переваг цього підходу — відсутність рухомих частин та високий питомий імпульс, завдяки чому двигун розганяється упродовж тривалого часу, потребує менше палива та є дешевшим у порівнянні з традиційними твердопаливними двигунами.
Ось як це працює: газ, зазвичай ксенон, подається в камеру згоряння, де електрони іонізують атоми ксенону, створюючи позитивно заряджені іони та вільні електрони. У камері створюється магнітне поле, яке впливає на рух електронів. Це поле створюється за допомогою магнітів, розташованих навколо камери. Уздовж осі камери створюється електричне поле, яке розганяє іони ксенону до високих швидкостей.
При цьому «Психея» хоча й не перша місія, яка використовує електричні двигуни, але перша міжпланетна місія, що використовує двигуни на ефекті Холла.
Ефект Холла — це явище, яке виникає, коли магнітне поле впливає на рух електронів, спричиняючи їхнє обертання навколо ліній магнітного поля. Це обертання створює циркуляцію електронів, яка підтримує потенційну різницю і стабільність електричного поля. Це дозволяє пришвидшувати іони без використання великих магнітних полів або високої напруги. Пришвидшені іони викидаються з двигуна, створюючи реактивну тягу, яка рухає космічний апарат.
Іонні двигуни недостатньо потужні, щоб запустити ракету з Землі, але вони можуть досягати дуже високих швидкостей з часом.
Коли ще використовували іонні двигуни
NASA вперше використала іонний двигун як основний двигун космічного корабля для місії Deep Space 1 у 1998 році, місії, яка була певним тестовим майданчиком для випробування «різних передових технологій для майбутніх міжпланетних місій».
Космічний корабель Deep Space 1, запущений 24 жовтня 1998 року, облетів астероїд 9969 Брайля, який був його основною науковою метою. Місію продовжували двічі, щоб зустрітися з кометою 19P/Бореллі та продовжити інженерні випробування. Хоча проліт астероїда був лише частковим успіхом, зустріч із кометою принесла цінну інформацію.
У 2007 році місія Dawn («Світанок») стала «першою лише науковою» місією NASA, яка використовувала іонні двигуни для польотів, доки не закінчився гідразин — паливо, яке використовували для двигунів орієнтації. Без нього корабель не міг би повернутися, щоб підтримувати зв’язок із NASA, а тому залишився обертатися довкола астероїда Церери.
