Използвайки задвижващ двигател, който не би изглеждал неуместен в „Стар Трек“, сондата Psyche пътува до космическа желязна маса

Под звуците на силните двигатели на ракетата Falcon Heavy на SpaceX, космическата сонда Psyche успешно се изстреля към далечния астероид в петък следобед. — И ето го! „По пътя към градивните елементи на един метален свят дълбоко в космоса, за да разберем по-добре вътрешността на нашата вселена“, каза коментаторът на предаването на живо, докато ракетата задвижваше сондата към космоса. Три въпроса и отговора за тази специална космическа мисия.

1. НАСА наскоро събра материал от астероида Бену и след това изпрати тази космическа сонда до астероида Апофис. Защо организацията все още иска да отиде на астероид Психея?

Скали като Бену и Апофис са останалите блокове от басейна, в който Земята и другите планети са се образували преди 4,5 милиарда години. С девствени седименти в тях тези скали могат да помогнат за разкриването на историята на нашата слънчева система.

Психея обаче е съставена от около 30 до 60 процента желязо и следователно е много различна от обикновените скали като Бену. Железни планети като Психея се появиха малко по-късно в космическата времева линия и по този начин биха могли да помогнат за оцветяването на друг период от нашата космическа история.

Когато космическите скали се слепват, за да образуват протопланети, вид планета в процес на създаване, вътрешният им състав се променя. По време на сглобяването протопланетата става толкова гореща, че компонентите вътре в нея се стопяват. Тъй като метали като желязото са по-тежки, те потъват в центъра на протопланетата.

Ето защо планети като Земята имат желязно ядро. По-големите астероиди, като Веста, третата по големина космическа скала в астероидния пояс между Марс и Юпитер, също имат желязно ядро.

Но Психея – която се препъва през същия астероиден пояс – е, както споменахме, до голяма степен съставена от метал. Psyche е с диаметър повече от 200 километра и е приблизително половината от размера на Vesta. Има неправилна форма, подобна на картоф.

Астрономите подозират, че тази желязна маса е предразположеното към удари ядро ​​на (първоначална) планета, която се е разпаднала в началото на историята на Слънчевата система и е загубила скалистия си материал отвън.

Тъй като учените не могат лесно да пробиват, за да достигнат до желязното ядро ​​на нашата Земя – което се намира на приблизително 2900 километра под повърхността на Земята, докато текущият рекорд за дълбоки сондажи е малко над 12 километра – Psyche предлага отлична възможност за изследване на подобна среда.

Следователно има вероятност, когато сондата достигне дестинацията си през 2029 г., учените да открият, че предположенията за Психея са грешни.

Например, от Земята изглежда, че Психея съдържа няколко железни оксида, съединения, общи за четирите земеподобни планети (Меркурий, Венера, Земя и Марс). Това предполага, че този конкретен железен блок може да има различна, по-уникална космическа история.

2. Какви изследвания ще проведе космическата сонда?

Сондата Psyche, включваща слънчеви панели с размерите приблизително на тенис корт, съдържа няколко инструмента за картографиране на характеристиките на астероид Pysche. Той ще отнеме различни измервания от август 2029 г. до ноември 2031 г.

Например, така нареченият магнитометър на сондата ще провери дали Psyche все още има остатъчно магнитно поле. Тъй като планети като Земята също имат свое собствено магнитно поле, това би предоставило силна представа за теорията, че астероидът е ядрото на разбита протопланета.

Сондата също така съдържа спектрометри и камери, които могат да картографират химическия състав на астероида, неговите минерали и възрастта и формата на повърхността.

И накрая, сондата съдържа радиокомуникационно оборудване. Въз основа на отговора на въпроса колко дълго пътуват радиосигналите, орбитата на сондата около Психея може да бъде точно определена на Земята. С тези данни може да се изчисли ефектът от гравитацията на астероида върху сондата.

От тази гравитация може също да се направи извод за масата и въртенето на астероида и по този начин (косвено) да се научи повече за вътрешната структура на тази космическа желязна маса.

3. Космическият кораб прави ли нещо друго?

Сондата пътува с тест на нова комуникационна система за дълбокия космос, далеч отвъд орбитата на Луната. Целта е по-лесно предаване на изображения и видеоклипове с висока разделителна способност от далечни космически дестинации до Земята.

За тази цел системата използва лазерна светлина вместо радиосигнали. НАСА се надява да използва тази технология, когато организацията изпрати астронавти на съседната планета Марс в далечното бъдеще.

Според НАСА този нов комуникационен метод в крайна сметка трябва да може да прехвърля данни около десет до сто пъти по-бързо. Тъй като това е тест, това устройство все още не е използвано по време на тази мисия за предаване на данни от измервания и изображения, направени от сондата до нейната космическа дестинация.

По време на тази мисия НАСА ще тества и нов тип космически двигател, наречен двигател с ефект на Хол. Това е първият път, когато тази специфична технология е тествана в дълбокия космос. Преди това европейската мисия Smart-1, стартирана през 2003 г., беше единствената, която достигна Луната с подобни двигатели.

Новият двигател преобразува енергията, събрана от слънчевите панели на сондата, в магнитни полета на гърба. С тези магнитни полета те излъчват заредени частици (по-конкретно: ксенонови йони) достатъчно бързо, за да генерират тяга.

Ефектът от това изглежда като научна фантастика: зад двигателя се създава оптично синкаво сияние, което не би било неуместно във фантастични космически истории като напр. Междузвездни войни или Стар Трек.

Мощността на мотора е скромна: горе-долу същата сила, каквато AA батерия упражнява върху дланта ви. Но в космическите дълбини, където предизвиканото от вакуум триене практически липсва, това е достатъчно, за да се постигне в крайна сметка стабилно, но продължително ускорение на космическия кораб до около 200 000 километра в час спрямо Земята.