NASA vill använda solen för att driva framtida rymduppdrag

NASA/JPL-Caltech/ASU

I augusti 2022 ringde en NASA-sond Psyke kommer att ge sig ut för att utforska en gigantisk metallisk asteroid som heter Psyche 16, för att hjälpa forskare att lära sig mer om hur planeter bildas. Sättet Psyche når sitt mål kommer dock att skilja sig från typiska NASA-uppdrag.

Bygger på teknik som använts i tidigare uppdrag, inklusive Gryning och Deep Space 1 , kommer solenergi att hjälpa till att driva Psyche in i rymden. Om det visar sig vara framgångsrikt kan det bli början på en ny era av att använda mer bränsleeffektiva sonder för både rymdutforskning och kommersiella uppdrag.

Traditionella rymdfarkoster förlitar sig på kemiska reaktioner mellan en kombination av flytande bränslen för att ta sig runt snarare än elektricitet. Psyche kommer att använda två gigantiska solpaneler för att omvandla solenergi till elektricitet som kommer att driva fyra jonpropeller. Den elektriciteten kommer att förvandla tankar med xenongas (samma typ som används i bilstrålkastare) till xenonjoner, som Psyches fyra thrusters kommer att skjuta ut för att försiktigt driva rymdfarkosten mot asteroiden, som kretsar mellan Mars och Jupiter, mer än 1,5 miljarder miles från jorden .

Relaterad berättelse

NASA avslutar sin 30-åriga Venus-torka med två nya uppdrag

DAVINCI+ och VERITAS kommer att försöka svara på hur och varför den andra planeten från solen blev det helveteslandskap den är idag.

Medan andra rymdfarkoster, som Lucy , har använt solenergi för att styra instrument, kommer Psyche att vara bland de första av NASA:s djuprymduppdrag för att använda solenergi för både operationer ombord och framdrivning.

Paul Lozano , chef för MIT:s rymdframdrivningslaboratorium, säger att Psyche skulle kunna lägga grunden för mer soldriven rymdutforskning. Så småningom kan tekniken hjälpa oss att undersöka flera himmelska objekt under längre perioder och potentiellt göra uppdrag utanför jordens omloppsbana mer överkomliga och genomförbara.

Det öppnar faktiskt upp möjligheten att utforska och kommersialisera rymden på ett sätt som vi inte har sett tidigare, säger Lozano.

Eftersom en rymdfarkost som använder sol-elektrisk framdrivning kräver mindre drivmedel än en kemiskt driven, har den mer utrymme ombord för last, vetenskapliga instrument och, en dag, astronauter. Ett företag, Åtgärdssystem , utvecklar effektivare jonpropeller för Cubesats såväl som större satelliter och andra rymdfarkoster.

Solframdrivningsteknik är redan vanlig i satelliter som kretsar runt jorden, men hittills har den inte varit ett tillräckligt kraftfullt alternativ till kemiskt drivna motorer för att användas lika ofta i rymdfarkoster på väg till rymden. Framsteg inom solelframdrivning kommer att ändra på det.

Tekniken bakom Psyche gjorde sitt första stora test i Dawn, en utforskningsfarkost som använde solenergi och jonpropeller. Dawn blev så småningom tyst när den kretsade kring dvärgplaneten Ceres (där den kommer att förbli i omloppsbana i decennier) 2018, tre år efter att uppdraget skulle avslutas. Dessa thrustrar kan fungera i flera år utan att ta slut på bränsle, men de ger relativt låg dragkraft jämfört med konventionell framdrivning.

Psyches thrusters kommer att kunna generera tre gånger så mycket dragkraft som sina föregångare, och ungefär ett år efter lanseringen kommer de att få hjälp av Mars gravitationskraft för att ändra sin bana innan de så småningom når sitt mål 2026.

Efter det kommer Psyche att tillbringa knappt två år i bana runt asteroiden. Dess uppdrag kommer att vara att undersöka asteroidens järnkärna för att avgöra om den har samma element som har upptäckts i jordens högtryckskärna, vilket kan hjälpa forskare att lära sig mer om hur planeter bildas.

Även om vi inte direkt kan se jordens kärna, kommer Psyche att använda en multispektral avbildare, ett instrument som använder filter och två kameror för att få högupplösta geologiska, sammansättningsmässiga och topografiska data från asteroiden. Om dess kärna visar sig likna små, steniga planeter, kan forskare avgöra om de två har liknande ursprung. Eftersom Psyche 16 (asteroiden) tros vara kärnan i en planet som inte bildades, kan en närmare titt ge detaljer om bildandet av det inre solsystemet.

Redan 2017 valdes Psyche som ett av två uppdrag för NASA:s Discovery Program, en serie lågkostnadsuppdrag till mål runt solsystemet. Delvis ledd av Arizona State University, hade Psyche ett utvecklingstak på cirka 450 miljoner dollar för att säkerställa att det kunde ta sig hela vägen till rymden. Men ju längre ett rymdskepp går från solen, desto svårare blir det för dess solpaneler att fånga solljus och driva dess jonpropeller. Det är därför som när Psyche väl är förbi Mars måste det sakta ner.

För att gå ännu längre kan rymdfarkoster behöva förlita sig på nukleär termisk framdrivning , som NASA också utvecklar.

Dölj