Наука

Місія NASA Psyche запускає іонні двигуни. Як вони працюють та чому це важливо для далеких космічних місій

24 трв•SPEKA

Космічний корабель Психея рухається до однойменного астероїда на іонних двигунах, які дозволять йому розвинути швидкість до майже 200 тис. км/год. Що відомо про цю місію та як працює цей тип ракетних двигунів. NASA Discovery Program — це серія місій з дослідження Сонячної системи, одною з яких є дослідження астероїда 16 Психея. Хоча цей об’єкт не є найбільшим 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 в результаті 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. Космічний апарат Психея стартував до астероїда ще 13 жовтня 2023 року. По дорозі NASA використовувало Психею для тестування лазерного зв’язку в глибокому космосі. Корабель випустив комунікаційний лазер назад на Землю з відстані близько 16 млн км.

Очікується, що до 2029 року він досягне своєї цілі та буде обертатися навколо нього протягом двох років, спостерігаючи та надсилаючи дані назад до NASAІонний двигун є відносно старою технологією для NASA. Його перші випробування почались ще у 1964 році. Серед переваг цього підходу, відсутність рухомих частин та високий питомий імпульс, що дозволяє двигуну розганятись впродовж тривалого часу, потребувати менше палива та дешевизна у порівнянні з традиційними твердопаливними двигунами. Ось як це працює: газ, як правило, 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. Вздовж осі камери створюється електричне поле, яке прискорює іони ксенону до високих швидкостей. При цьому Психея хоча й не перша місія, яка використовує електричні двигуни, але перша міжпланетна місія яка використовує двигуни на ефекті Холла. Ефект Холла це явище, яке виникає,

коли магнітне поле впливає на рух електронів, спричиняючи їх обертання навколо ліній магнітного поля. Це обертання створює циркуляцію електронів, яка підтримує потенціальну різницю і стабільність електричного поля. Це дозволяє прискорювати іони без використання великих магнітних полів або високих напруг. Прискорені іони викидаються з двигуна, створюючи реактивну тягу, яка рухає космічний апарат.Іонні двигуни недостатньо потужні, щоб запустити ракету з Землі, але вони все одно можуть досягати дуже високих швидкостей з часом. Прямо зараз NASA каже, що Психея рухається зі швидкістю приблизно 135 тис. км на годину, і зрештою досягне 199 тис. км на годину. NASA вперше використало іонний двигун як основний двигун космічного корабля для місії Deep Space 1 у 1998 році, місії, яка власне була певним тестовим майданчиком для випробування «різних передових технологій для майбутніх міжпланетних місій».Запущений 24 жовтня 1998 року космічний корабель Deep Space 1 здійснив обліт астероїда 9969 Брайля, який був його основною науковою метою. Місія була подовжена двічі, щоб включити зустріч з кометою 19P/Бореллі та подальші інженерні випробування. Хоча проліт астероїда був лише частковим успіхом, зустріч з кометою принесла цінну інформацію. У 2007 році місія Dawn (Світанок) стала «першою виключно науковою» місією НАСА, яка використовувала іонні двигуни для польотів, доки не закінчився гідразин, паливо, яке використовувалося для двигунів орієнтації. Без нього корабель не міг би повернутися назад, щоб підтримувати зв’язок із NASA, а тому залишився обертатись довкола астероїда Церери.

nasa, Оса, космос, газ

Читайте ще