NASA ønsker at bruge solen til at drive fremtidige dybe rummissioner

NASA/JPL-Caltech/ASU

I august 2022 ringede en NASA-sonde Psyke vil udforske en gigantisk metallisk asteroide kaldet Psyche 16, for at hjælpe videnskabsmænd med at lære mere om, hvordan planeter dannes. Den måde, Psyche når sit mål på, vil dog være anderledes end typiske NASA-missioner.

Bygger på teknologi brugt i tidligere missioner, herunder Daggry og Deep Space 1 , vil solenergi hjælpe med at drive Psyche ud i det dybe rum. Hvis det viser sig vellykket, kan det være starten på en ny æra med at bruge mere brændstofeffektive sonder til både rumudforskning og kommercielle missioner.

Traditionelle rumfartøjer er afhængige af kemiske reaktioner mellem en kombination af flydende brændstoffer for at komme rundt i stedet for elektricitet. Psyche vil bruge to gigantiske solpaneler til at omdanne solenergi til elektricitet, der vil drive fire ion-thrustere. Den elektricitet vil forvandle tanke med xenongas (den samme slags, der bruges i billygter) til xenonioner, som Psyches fire thrustere vil skubbe ud for forsigtigt at drive rumfartøjet mod asteroiden, som kredser mellem Mars og Jupiter, mere end 1,5 milliarder miles fra Jorden .

Relateret historie

NASA afslutter sin 30-årige Venus-tørke med to nye missioner

DAVINCI+ og VERITAS vil forsøge at svare på, hvordan og hvorfor den anden planet fra solen blev det helvedeslandskab, den er i dag.

Mens andre rumfartøjer, ligesom Lucy , har brugt solenergi til at betjene instrumenter, vil Psyche være blandt de første af NASAs dybe rummissioner til at bruge solenergi til både operationer ombord og fremdrift.

Paul Lozano , direktør for MITs rumfremdrivningslaboratorium, siger, at Psyche kunne lægge grunden til mere soldrevet rumudforskning. Til sidst kunne teknologien hjælpe os med at undersøge flere himmellegemer i længere perioder og potentielt gøre missioner med mennesker uden for Jordens kredsløb mere overkommelige og gennemførlige.

Det åbner faktisk muligheden for at udforske og kommercialisere rummet på en måde, som vi ikke har set før, siger Lozano.

Fordi et rumfartøj, der bruger sol-elektrisk fremdrift, kræver mindre drivmiddel end et kemisk drevet, har det mere plads om bord til last, videnskabelige instrumenter og en dag astronauter. Et firma, Handlingssystemer , udvikler mere effektive ion-thrustere til Cubesats samt større satellitter og andre rumfartøjer.

Solfremdriftsteknologi er allerede almindelig i satellitter, der kredser om Jorden, men indtil nu har det ikke været et stærkt nok alternativ til kemisk drevne motorer til at blive brugt så ofte i rumfartøjer på vej til det dybe rum. Fremskridt inden for solenergi-fremdrift vil ændre det.

Teknologien bag Psyche havde sin første store test i Dawn, et udforskningsrumfartøj, der brugte solenergi og ion-thrustere. Dawn blev til sidst tavs, mens den kredsede om dværgplaneten Ceres (hvor den vil forblive i kredsløb i årtier) i 2018, tre år efter, at missionen skulle slutte. Disse thrustere kan fungere i årevis uden at løbe tør for brændstof, men de giver relativt lav drivkraft sammenlignet med konventionel fremdrift.

Psyches thrustere vil være i stand til at generere tre gange så meget tryk som sine forgængere, og omkring et år efter opsendelsen vil de få hjælp fra Mars' tyngdekraft til at ændre sin bane, før de til sidst når sit mål i 2026.

Derefter vil Psyche bruge knap to år på at kredse om asteroiden. Dens mission bliver at undersøge asteroidens jernkerne for at afgøre, om den har de samme grundstoffer, som er blevet opdaget i Jordens højtrykskerne, hvilket kan hjælpe forskere med at lære mere om, hvordan planeter dannes.

Selvom vi ikke direkte kan se Jordens kerne, vil Psyche bruge et multispektralt billedapparat, et instrument, der bruger filtre og to kameraer til at opnå geologiske, kompositoriske og topografiske data i høj opløsning fra asteroiden. Hvis dens kerne viser sig at ligne dem i små, klippeplaneter, kan forskere afgøre, om de to har lignende oprindelse. Fordi Psyche 16 (asteroiden) menes at være kernen af ​​en planet, der ikke formede sig, kunne et kig på nært hold give detaljer om dannelsen af ​​det indre solsystem.

Tilbage i 2017 blev Psyche valgt som en af ​​to missioner til NASAs Discovery Program, en række billige missioner til mål rundt om i solsystemet. Delvist ledet af Arizona State University, havde Psyche omkring et udviklingsloft på 450 millioner dollars for at sikre, at det kunne nå hele vejen til det dybe rum. Men jo længere et rumfartøj går fra solen, jo sværere bliver det for dets solpaneler at fange sollys og drive dets ion-thrustere. Det er derfor, når først Psyche er forbi Mars, bliver den nødt til at bremse.

For at gå endnu længere, skal rumfartøjer muligvis stole på nuklear termisk fremdrift , som NASA også er ved at udvikle.

skjule