Psyche (rymdskepp)

Psyche [2]  är ett planerat NASA- uppdrag för att studera den metalliska asteroiden 16 Psyche , som kan användas för att studera ursprunget till planetkärnor. Lindy Elkins-Tanton från University of Arizona är upphovsmannen till uppdraget och föreslog detta uppdrag till NASA:s Discovery - program Projektet kommer att ledas av Jet Propulsion Laboratory (JPL) . Det är planerat att uppskjutningen ska göras med en Falcon Heavy-raket den 10 oktober 2023. Två små Janus -sonder kommer att skjutas ut i rymden som en sidolast för att studera binära asteroider (två potentiella mål har preliminärt identifierats: 1991 VH och 1996 FG3 ).

Andra möjligheter övervägdes också, som Athena att flyga förbi asteroiden (2) Pallas [3] .

(16) Psyche är den tyngsta klass M-asteroiden som är känd , tros vara kärnan i en protoplanet , resterna av en kollision som slet bort alla andra lager. Radarobservationer säger att denna asteroid består av järn och nickel . Psyche-uppdraget godkändes slutligen den 4 januari 2017.

Uppdragsöversikt

Data visar att asteroiden (16) Psyche har en diameter på cirka 252 km. Forskare tror att (16) Psyche kan vara den öppna kärnan i en protoplanet som kan vara lika stor som Mars och förlora sin yta i en serie kollisioner.

Farkosten byggdes av NASA :s Jet Propulsion Laboratory (JPL) i samarbete med SSL (tidigare Space Systems/Loral) och Arizona State University.

Vetenskapliga mål och mål

Differentiering har varit en grundläggande process i bildandet av många asteroider och alla jordiska planeter, och en direkt studie av kärnan kan avsevärt förbättra förståelsen av denna process. "Psyche" kommer att studera geologi, form, elementarsammansättning, magnetfält och massfördelning av asteroiden (16) Psyche. Detta uppdrag förväntas utöka förståelsen av planetbildning och deras interna strukturer. Uppdragets vetenskapliga mål:

• Förstå en tidigare outforskad del av planetbildningen: järnkärnor.
• Att titta inuti de jordiska planeterna, inklusive jorden, direkt undersöka det inre av en differentierad kropp som annars inte skulle vara synlig.
• Utforska en ny typ av värld gjord av metall.
• Bestäm om (16) Psyche är en kärna, eller är det en smält substans.
• Bestäm den relativa åldern för ytareorna (16) av Psyche.
• Bestäm om små metalliska kroppar innehåller samma lätta element som förväntas i jordens högtryckskärna.
• Bestäm om (16) Psyche bildades under förhållanden som är mer oxiderande eller mer reducerande än jordens kärna.
• Beskriv topografin (16) av Psyche.

Vetenskapliga frågor om uppdraget:

• Är (16) Psyche den nakna kärnan i en differentierad planetesimal, eller bildades den som en järnrik kropp? Vilka var delarna av planeterna innan de höll ihop? Hade planetesimalerna som bildades nära solen mycket olika sammansättningar?
• Om (16) Psyche blev fråntagen sin mantel, när och hur hände detta?
• Om (16) Psyche en gång smältes, stelnade det från insidan eller från utsidan?
• Kanske (16) Psyche har ett magnetfält, hur kyls det?
• Vilka är huvudelementen som samexisterar i kärnans metalliska järn?
• Vilka är de viktigaste egenskaperna hos den geologiska ytan och den globala topografin? (16) Skiljer sig Psyche radikalt från de kända steniga och isiga kropparna?
• Hur skiljer sig kratrar på en metallkropp från stenar eller is?

Flygplan

Psyche kommer att anlända till (16) Psyche och gå in i omloppsbana 2029. Rymdfarkosten kommer att rotera på minskande höjder eller lägen. Dess första läge, "Orbit A", kommer att tillåta rymdfarkosten att gå in i en 700 km lång bana för bestämning av magnetfält och preliminär kartläggning inom 56 dagar. Den kommer sedan att sjunka till bana B, inställd på en höjd av 290 km, under 76 dagar för samma syfte. Den kommer sedan att sjunka ner i omloppsbana C på en höjd av 170 km under 100 dagar för att studera gravitationen och magnetfältet. Slutligen kommer omloppsbanan in i omloppsbana D på en höjd av 85 km för att bestämma ytans kemiska sammansättning med hjälp av gammastrålar och neutronspektrometrar. Det är planerat att enheten ska stanna i asteroidens omloppsbana i minst 21 månader.

Historik

Psyche-uppdraget lämnades in som en del av en utlysning av förslag för NASA :s Discovery-program i februari 2015. Hon fanns med på listan över 5 finalister den 30 september 2015 och fick 3 miljoner dollar för att vidareutveckla konceptet. En aspekt av urvalsprocessen var ett långt "platsbesök" där ett 30-tal NASA-anställda kommer in och intervjuar, inspekterar och ifrågasätter förslagen och deras plan.

Den 4 januari 2017 valdes Lucy och Psyche ut för det 13:e respektive 14:e Discovery-uppdraget, och Psyche lanserades 2023. I maj 2017 flyttades uppskjutningsdatumet tillbaka till augusti 2022 med en förväntad ankomst den 31 januari 2026 och en manöver i Mars gravitationsfält den 23 maj 2023.

I februari 2021 meddelade NASA att genomförandet av Psyche-uppdraget snart skulle gå in i slutskedet [4] .

I juni 2022 meddelade NASA att den, på grund av problem med programvaran som ansvarar för att kontrollera fordonet, inte kunde slutföra testningen av fordonet innan startfönstret stängdes i oktober 2022. Uppskjutningen är möjlig 2023 och 2024 med ankomst till asteroiden 2029 respektive 2030 [5] .

I oktober 2022 meddelade NASA att man planerar att lansera stationen den 10 oktober 2023, för att nå målet 2029 [1] .

Design av rymdfarkosten

"Psyche" kommer att använda en soldriven elektrisk framdrivning[ förtydliga ] och kommer att bära en vetenskaplig nyttolast: en A-magnetometer och en gammastrålningsspektrometer.

Nyttolast

Psyche kommer att flyga med en nyttolast på 30 kg bestående av fyra vetenskapliga instrument:

• Den multispektrala kameran kommer att ge högupplösta bilder med filter för att skilja mellan metalliska och silikatkomponenter.
• Gamma- och neutronspektrometern kommer att analysera och visa asteroidens elementära sammansättning.
• Magnetometern kommer att mäta och visa asteroidens restmagnetiska fält.
• Att mäta omloppsparametrarna med hjälp av standardkommunikationssystemet kommer att göra det möjligt att studera asteroidens gravitationsfält och bestämma dess inre struktur.
• Rymdfarkosten kommer också att testa en experimentell laserkommunikationsteknik som kallas Deep Space Optical Communications. Enheten förväntas kunna öka rymdfarkosternas kommunikationsprestanda och effektivitet med 10 till 100 gånger jämfört med konventionella medel. Laserstrålar från rymdfarkosten kommer att tas emot av ett markbaserat teleskop vid Palomar Observatory i Kalifornien.

Motor

Detta uppdrag kommer att använda SPT-140-motorn (stationär plasmamotor[ specificera ] ) med Hall-effekten, med hjälp av solenergi, när el som genereras av solpaneler överförs till en elektrisk snarare än en kemisk raketmotor. Motorn är nominellt klassad för en driftseffekt på 4,5 kW , med en kontinuerlig effekt på cirka 900 watt.

Motorkonceptet utvecklades i USSR vid Fakel Design Bureau och har förfinats av NASA och Space Systems/Loral och Pratt & Whitney sedan slutet av 1980-talet. SPT-140 testades första gången i USA 2002 som en del av det amerikanska flygvapnets raketframdrivningsprogram. Användningen av elektrisk framdrivning från solenergi kommer att tillåta rymdfarkosten att nå (16) Psyche (3,3 astronomiska enheter) mycket snabbare, samtidigt som den förbrukar endast 10 % av det bränsle som skulle behövas med konventionell kemisk framdrivning.

El kommer att genereras av dubbelsidiga X-formade solpaneler med fem paneler på varje sida.

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 NASA fortsätter Psyche Asteroid Mission . NASA. (obestämd)
2. ↑ Psyko . www.jpl.nasa.gov. Hämtad 29 februari 2020. Arkiverad från originalet 9 november 2020. (obestämd)
3. ↑ Astronomer tittar in i Pallas turbulenta förflutna Arkiverad 23 februari 2020 på Wayback Machine , 2020-02-21
4. ↑ $10 quintillion asteroidprojekt Psyche går in i nyckelfasen . Hämtad 4 februari 2021. Arkiverad från originalet 4 februari 2021. (obestämd)
5. ↑ NASA tillkännager lanseringsfördröjning för Psyche Asteroid  Mission . NASA (24 juni 2022). Hämtad: 25 juni 2022.

Länkar

• Uppdragets webbplats på NASA.gov