Газ в пол: зонд NASA «Психея» максимально ускорился к астероиду на квинтиллионы долларов

NASA перевело межпланетную станцию Psyche («Психея») на почти непрерывную работу электрических двигателей, чтобы ускорить её полёт к одноимённому астероиду в главном поясе между Марсом и Юпитером. Переход на полную тягу позволит зонду прибыть к месту назначения летом 2029 года.

Станция стартовала в октябре 2023 года, а после гравитационного манёвра у Марса в мае этого года приступила к следующему этапу путешествия. С 28 сентября 2026 года двигатели зонда работают почти постоянно. Их останавливают примерно раз в неделю для проверки систем и связи с Землёй.

Двигательная установка станции использует четыре холловских электрореактивных двигателя, работающих на ксеноне. Солнечные батареи общей площадью около 75 м² вырабатывают электричество, которое создаёт электромагнитные поля и разгоняет ионы рабочего тела — ксенона. Тяга одного двигателя достигает 250 миллиньютонов — примерно столько весит на Земле батарейка формфактора AA. Это намного слабее ракетных двигателей на химическом топливе, зато установка расходует мало рабочего вещества и может долго работать без остановки. Каждый из четырёх двигателей включается по очереди, но даже эта малость разгонит станцию до внушительной отметки 44,4 км/с относительно Земли.

Во время старта с планеты на борту станции было около 1090 кг ксенона, размещённого в семи баках. За первые три года полёта аппарат израсходовал примерно треть запаса. В ближайшие три месяца двигатели должны работать на полной мощности, после чего их мощность постепенно снизят примерно вдвое: по мере удаления от Солнца солнечные батареи будут вырабатывать меньше энергии и это скажется на мощности двигателей. Вот где пригодилась бы ядерная силовая установка — тогда скорость можно было бы поддерживать бесконечно долго.

Остановки нужны также для компенсации небольшого вращающего момента, возникающего при работе двигателей. Силовые поля двигателей не просто выбрасывают ионы топлива, но также придают им вращение, что приводит к постепенному повороту станции. Специальные маховики компенсируют это, но не до конца, поэтому двигатели с определённым интервалом нужно выключать и запускать в определённом режиме для компенсации накопленного углового момента. Это делает зонд своего рода летающей лабораторией по изучению магнитных моментов частиц в определённых условиях, что имеет свою научную ценность.

Целевой астероид Психея имеет неправильную форму и достигает примерно 280 км в поперечнике. Учёные предполагают, что он может представлять собой богатую металлами часть ядра древнего планетезималя — зародыша планеты, не ставшего ею. У нас нет возможности заглянуть в ядро Земли, и Психея может выступить его прообразом для непосредственного изучения.

Оценочная стоимость металлов в составе Психеи достигает $10 квинтиллионов долларов США, что учёные использовали в своё время для получения финансирования на этот проект. Они не смогут воспользоваться материальными дарами астероида напрямую, но собранные по нему данные трудно будет переоценить.