Sonda kosmiczna Psyche: Czego NASA nie ujawnia?


Zdjęcie: NASA / JPL-Caltech Wnioskodawcy: Gretchen McCarthey, Lindsay McLauren Autor zdjęcia: R. Lannom Data: 28-MAR-2021 Zlecenie Photolab: 070915/177427

W tej chwili statek kosmiczny Psyche NASA porusza się poza orbitą Marsa, kierując się w stronę metalicznej asteroidy 16 Psyche. W przeciwieństwie do napędu parowego, statek kosmiczny w rzeczywistości wykorzystuje napęd słoneczno-elektryczny. W szczególności jest on wyposażony w silniki Halla, które są rodzajem silników plazmowych.


Rosyjski silnik SPT-140 przeszedł testy naziemne dla statku kosmicznego Psyche w ramach przygotowań NASA.

Sonda kosmiczna Psyche, wystrzelona 13 października 2023 r., przemierzyła wewnętrzny Układ Słoneczny bez żadnych manewrów przelotowych, pokonując ponad 300 milionów kilometrów w ciągu sześciu miesięcy. W tym czasie Centrum Kontroli Misji przeprowadziło kontrole i regulacje systemów i instrumentów statku kosmicznego. Zespół zdecydował się teraz aktywować silniki jonowe.
Z technicznego punktu widzenia nie są to silniki jonowe, ale silniki Halla, znane również jako silniki plazmowe. Ich zasada działania jest dość podobna; silniki plazmowe, na przykład, nie wykorzystują siatek do przyspieszania jonów i oferują nieco większy ciąg niż silniki jonowe, choć z nieznacznie niższą wydajnością lub impulsem właściwym. Faktycznie, silniki jonowe i z efektem Halla wytwarzają minimalny ciąg. Jednak ich przewaga polega na zdolności do ciągłej pracy przez dłuższy czas - miesiące, a nawet lata - z niezwykłą wydajnością. Ich impuls właściwy może sięgać tysięcy sekund, w przeciwieństwie do najbardziej wydajnych silników chemicznych, które osiągają około 400 sekund.


SC “Psyche”. NASA.

Oba rodzaje silników odrzutowych są zwykle nazywane "elektrycznymi", ponieważ wymagają różnicy potencjałów elektrycznych do przyspieszenia jonów, często anionów gazów szlachetnych, takich jak ksenon, krypton lub argon. Statek kosmiczny Psyche przewozi 1085 kg ksenonu jako materiału pędnego, przechowywanego w temperaturze 45°C w siedmiu zbiornikach, każdy o pojemności 82 litrów.

Rzeczywiście, statek kosmiczny Psyche może pochwalić się największymi rezerwami ksenonu, jakie kiedykolwiek wykorzystano w eksploracji kosmosu. Każdy z czterech silników plazmowych jest w stanie wytworzyć około 240 miliniutonów ciągu, przy czym w danym momencie aktywny jest tylko jeden z nich. Dzienne zużycie ksenonu waha się od 0,35 do 1,3 kilograma, zmieniając się w zależności od potrzebnego ciągu. Psyche ma osiągnąć swój cel w sierpniu 2029 roku, a aby to osiągnąć, wykona manewr wspomagania grawitacyjnego, wykonując przelot obok Marsa w maju 2026 roku.

Silniki Psyche wykorzystują energię elektryczną generowaną przez ogromne panele słoneczne zdolne do wytworzenia 21 kilowatów na orbicie Ziemi i minimum 2,3 do 3,4 kilowatów na orbicie Psyche (odległość asteroidy od Słońca wynosi 2,7 jednostki astronomicznej). Panele słoneczne mają łączną powierzchnię 75 metrów kwadratowych i składają się z 22 730 ogniw fotowoltaicznych. Każdy panel ma 11,3 metra długości. A teraz najciekawsza część: silniki sondy. Z jakiegoś powodu większość oficjalnych komunikatów prasowych NASA nie wspomina o tym, jaki model silników jest używany ani kto jest ich producentem. Statek kosmiczny Psychey jest napędzany czterema silnikami SPD-140 wyprodukowanymi przez rosyjską firmę OKB Fakel. Firma ta od dawna dostarcza silniki plazmowe firmie Maxar (wcześniej znanej jako SSL), która instaluje je w systemach korekcji orbity satelitów geostacjonarnych. Ma to kluczowe znaczenie dla utrzymania precyzyjnej pozycji statku kosmicznego. Ponieważ Maxar jest głównym wykonawcą statku kosmicznego Psyche, zdecydował się nie "wymyślać koła na nowo". Pomimo tego, że tak zwany "wolny świat" odwrócił się do nas plecami pod wpływem Wujka Sama, Maxar zdecydował się na rosyjskie silniki SPD-140. Są one znacznie tańsze i równie niezawodne jak ich amerykańskie odpowiedniki.

Statek kosmiczny Psyche nie jest oczywiście pierwszym, który wykorzystuje silniki jonowe; inne, takie jak Deep Space 1 i Dawn, były pionierami. Psyche jest jednak pierwszym amerykańskim statkiem kosmicznym, który przemierza Układ Słoneczny napędzany rosyjskimi silnikami plazmowymi.

SPD-140 (Stationary Plasma Engine-140) został opracowany pod koniec lat 80. przez biuro projektowe Fakel. Po rozpadzie ZSRR silnikami tymi zainteresowały się Stany Zjednoczone. W 1997 roku zostały one poddane testom w PEPL (Plasma Dynamics and Electromotive Laboratory) na Uniwersytecie Michigan. Od tego czasu silniki te, wraz z innymi, takimi jak SPD-100, były wykorzystywane do produkcji satelitów geostacjonarnych, w tym Eutelsat 172B.

---

Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl