Космічний апарат NASA Psyche знову активував іонні двигуни з резервною системою
Після виявлення аномалії тиску в основній лінії подачі ксенону космічний апарат NASA «Психея» успішно переключився на резервний шлях подачі пального та повторно запустив свої чотири двигуни з ефектом Холла. Цей перехід відновлює повну функціональність сонячної електричної системи пропульсії місії та забезпечує дотримання графіка зустрічі з астероїдом Психея у серпні 2029 року.
Огляд системи пропульсії
Космічний апарат «Психея» використовує архітектуру сонячної електричної пропульсії (SEP), розроблену в Лабораторії реактивного руху NASA. Основні характеристики включають:
- Тип двигуна: Чотири двигуни з ефектом Холла, кожен з потужністю 6,5 кіловат, які забезпечують до 0,2 ньютона тяги.
- Паливо: Ксеноновий газ високої чистоти, що зберігається під тиском 1000 psi в двох баках об’ємом 425 літрів, загальна вага приблизно 800 кілограмів на момент запуску.
- Джерело живлення: Два розгорнуті сонячні батареї, які генерують до 23 кіловат на відстані 1 астрономічної одиниці, регульовані двома резервними блоками обробки живлення.
- Споживана потужність: Зміна швидкості понад 3 кілометри на секунду під час крейсерського польоту, що дозволяє точно коригувати траєкторію та виконувати обльоти планет.
Аномалія в основній лінії подачі пального та діагностика
1 квітня 2025 року телеметрія вказала на раптове зниження тиску ксенону нижче соленоїдного клапана в основній лінії подачі. Інженери JPL негайно призупинили запуск двигунів, щоб зберегти паливо, і розпочали серію перевірок на витоки та термічну діагностику.
Команда виявила періодичну несправність ущільнення клапана, що дозволяла тиску знижуватися приблизно на 5 паскалів за секунду. Глибокий аналіз виключив можливість проколів від мікрометеоритів або несправностей регулятора.
Активація резервної лінії та тестування
Космічний апарат має повну резервну систему, до якої входить ідентична вторинна лінія подачі та клапан. Наприкінці травня оператори з JPL командували переналаштування клапана, ізолюючи основний шлях і перенаправляючи ксенон через резервну лінію.
Після серії 10-секундних тестових спалювань двигуни досягли номінальних рівнів тяги і витрати пального. До 15 червня «Психея» відновила безперервну роботу, виконавши сегмент тяги тривалістю 1,2 години для коригування своєї траєкторії перед запланованим обльотом Марса.
Найближчі етапи місії
- Травень 2026 – Обліт Марса на висоті 450 кілометрів, що забезпечить прискорення на 1,5 км/с.
- Кінець 2027 – Корекція траєкторії в середині польоту для уточнення підходу до поясу астероїдів.
- Серпень 2029 – Вихід на орбіту навколо астероїда 16 Психея на висоті приблизно 100 кілометрів.
Глибший аналіз: стратегії зменшення ризиків
Резервування є ключовим принципом проектування для місій у глибокому космосі. Система пропульсії «Психеї» включає:
- Два соленоїдних клапани на кожну лінію подачі для ізоляції несправностей.
- Незалежні датчики тиску та температури на обох лініях.
- Програмні перевірки стану, які автоматично призупиняють команди двигунів, якщо виявлено аномальну телеметрію.
Інженери зараз проводять прискорені симуляції випробувань на знос для наземних запасних частин, щоб передбачити, чи може резервний клапан зазнати подібного зниження якості під впливом космічної радіації та термічних коливань.
Глибший аналіз: наукові цілі та очікувані відкриття
Астероїд 16 Психея – це металеве тіло діаметром приблизно 226 кілометрів, основними складовими якого є залізо та нікель. Основні наукові цілі включають:
- Картографування поверхні: Високоякісна мультиспектральна зйомка для визначення складової неоднорідності до 3 метрів на піксель.
- Магнетометрія: Вимірювання залишкових магнітних полів для обмеження формування ядра та історії охолодження.
- Спектрометрія гамма-випромінювання та нейтронів: Картографування вмісту заліза, нікелю та слідових елементів, таких як золото та платина.
Ці спостереження перевірять гіпотези про те, що Психея є оголеним ядром протопланети, яка втратила свою кам’яну мантію внаслідок давніх зіткнень.
Глибший аналіз: тенденції електричної пропульсії
Сонячна електрична пропульсія стає основою для дослідження глибокого космосу. Окрім «Психеї», останні досягнення включають:
- BepiColombo: Місія ESA з двома космічними апаратами до Меркурія, що використовує чотири іонні двигуни діаметром 30 сантиметрів.
- DART: Тест NASA з планетарної оборони, який використовував два двигуни з ефектом Холла для корекції траєкторії.
- Lunar Gateway: Запланований пост NASA в трансмісячному просторі, який має використовувати двигуни з ефектом Холла класу 50 кіловат для утримання станції.
Доктор Олена Адамс, експерт з електричної пропульсії в Стенфордському університеті, зазначила: «Успішний перехід «Психеї» підкреслює зрілість SEP для складних місій. Можливість регулювати і повторно запускати двигуни є революційною для тривалих операцій».
З відновленою системою пропульсії «Психея» готова продовжити свій спіралеподібний шлях від орбіти Землі, використовуючи сонячну енергію та ксенонове паливо для досягнення своєї мети в головному поясі астероїдів. Безперервний моніторинг і проактивне зменшення ризиків будуть критично важливими протягом наступних чотирьох років, поки місія наближається до одного з найцікавіших об’єктів у нашій Сонячній системі.
Авторські права: NASA / JPL-Caltech / ASU