Астероид «Психея» внимательно смотрит на тебя, %username%
О некоторых научных проектах можно писать романы, настолько они интересны. Ну а фактуру для этих романов стоит брать прямо здесь, на «Хабре». Отличный пример — миссия «Психея» (Psyche), история которой началась в 2014 году, когда группа ученых предложила НАСА отправить роботизированную станцию на очень необычный металлический астероид Psyche.
Почему необычный? Ну, его диаметр составляет 250 км, и это один из самых больших астероидов в нашей Солнечной системе. А состоит он, как выяснилось, почти полностью из железа. Скорее всего, астероид является металлическим ядром протопланеты, каменная оболочка которой была разрушена из-за катаклизма или целой их серии.
Где он находится и кто его открыл?
Не так далеко, как могло бы быть — в основном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Орбита — каких-то 2,5-3,3 АЕ от Солнца, т.е. примерно 370 млн км.
Открыли его не вчера, не год и даже не десять лет назад. Впервые обнаружил это космическое тело итальянский астроном Аннибале де Гаспарис. Название «Психея» астероид получил в честь греческой богини Психеи, жены Купидона-Эрота. Открыть-открыли, но особого значения небесному телу никто не придавал. Телескоп «Хаббл» помог узнать состав астероида — группа ученых обнаружила, что он состоит почти полностью из железа и никеля.
Кто-то в НАСА подсчитал, что если продать все это железо и никель по рыночной стоимости, то можно получить 10 квинтиллионов долларов США. Это в несколько тысяч раз больше, чем объем экономики нашей планеты. На текущий момент «Психея» — единственный подобный астероид в нашей Солнечной системе.
Ну железно-никелевый он, и чего?
Дело в том, что и НАСА, и другие научно-исследовательские организации, а также бизнес поддерживают идею добычи полезных ископаемых в космосе. И как раз этот астероид — идеальный вариант для того, чтобы начать. Находится он не так далеко от Земли, так что регулярные полеты к нему будут стоить не совсем уж безумных денег. А если учесть удешевление полетов за счет идей инженеров SpaceX, то и вообще перспективы открываются самые радужные.
По мнению ряда экспертов, являющихся приверженцами космической добычи металлов, одного небольшого железного астероида хватит, чтобы окупить все текущие и будущие миссии НАСА. Ну а тут огромный железно-никелевый объект, который могут разрабатывать дети, внуки и прочие потомки космических шахтеров.
Ну окей, убедили. Давайте о миссии теперь
Компания Maxar недавно доставила часть космического аппарата, который полетит к «Психее». Это основа станции, часть, которая будет приводить в движение весь аппарат. В космос систему отправят уже следующим летом — конечно, если все испытания пройдут без сучка и задоринки.
Аппарат выделяется среди ряда себе подобных не только потому, что летит к такому необычному объекту, но и потому, что на нем установлены не совсем обычные двигатели. Речь идет о двигателях на эффекте Холла, которые представляют собой разновидность электростатических ракетных движков. По сравнению с тем же ионным двигателем у такой системы бОльшая тяга.
Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.
Сами по себе холловские двигатели не новинка для космической индустрии, их используют с начала 70-х. Но вот астероидная станция станет первым космическим аппаратом с подобным двигателем, которая отправится в дальний космос, а не на орбиту Земли.
НАСА экспериментировало с электрическими ионными двигателями уже два раза — в 1998 году, в миссии Deep Space 1 и в 2007 году, в миссии Dawn. Но то были ионные двигатели, а теперь — более простые и одновременно эффективные двигатели Холла. Они, кстати, установлены на многих крупнейших спутниках связи на геостационарной орбите.
Если бы НАСА разрабатывало «Психею» с химическим двигателем, для этого потребовалось бы большое количество топлива. В этом случае масса станции превысила бы массу зонда «Кассини», исследовавший Сатурн и его окрестности с 2004 по 2017 год. Здесь еще важен вопрос цены — аппараты типа «Кассини» стоят несколько миллиардов долларов США. Настолько крупные суммы НАСА выделяет нечасто — раз или два в десятилетие.
Организаторы миссии «Психея» знали, что не получат такой большой транш, так что решили максимально удешевить миссию, не делая ее при этом менее эффективной. И как раз холловские двигатели позволили это сделать. Изготовлением базы с ними занималась компания Maxar, о чем уже говорилось выше. У нее уже были наработки, поэтому изготовление обошлось гораздо дешевле, чем если бы этим всем занималось само агентство.
Каждый из двигателей Холла на «Психее» будет генерировать в три раза более сильную тягу, чем ионные двигатели на станции Dawn. Плюс они мощнее в два раза, так что станция достигнет своей металлической цели в январе 2026 года. Общая продолжительность полета — 3,5 года.
А что потом?
После сближения с астероидом станция постарается выйти на стабильную орбиту — это не так просто, учитывая форму астероида и неоднородное гравитационное поле.
В итоге планируется, что станция приблизится на расстояние 100 км от поверхности астероида. На финальной орбите станция задействует спектрометр, чтобы уж точно выяснить из чего состоит объект.
Если подтвердится предположение, что астероид — металлическое ядро несформировавшейся планеты, то ученым удастся понять, что собой представляют ядра землеподобных планет. Кроме того, система дает возможность выяснить перспективность добычи ресурсов в космосе. А эти данные крайне важны в вопросе освоения ближнего и дальнего космоса в будущем.
