Проблеми з двигуном у зонда NASA на шляху до астероїда Псіхе
Огляд аномалії в системі пропульсії
Космічний апарат NASA “Псіхе”, який наразі перебуває приблизно за 150 мільйонів миль від Землі на шістьох річному шляху до металевої астероїди Псіхе, на початку цього місяця зазнав несподіваного зниження тиску в лінії подачі ксенону. 1 квітня датчики на борту зафіксували падіння тиску з ~36 psi до ~26 psi в лінії, що постачає ксенонове паливо до чотирьох двигунів з ефектом Холла. У відповідь на це програмне забезпечення польоту автоматично відключило плазмові двигуни, щоб запобігти можливим пошкодженням системи.
Сонячна електрична пропульсія: архітектура системи
Місія “Псіхе” базується на сонячній електричній пропульсії (SEP), яка поєднує великі розкладні сонячні панелі (кожне крило має розмах ~12 м і може генерувати до 20 кВт на відстані 1 астрономічної одиниці) з високоефективними двигунами з ефектом Холла. Кожен двигун Fakel SPT-140 забезпечує ~250 мН постійного тяги, іонізуючи ксеноновий газ у камері розряду діаметром 30 см, використовуючи магнітні котушки для формування плазмового потоку. Ксенон зберігається у семи композитних баках з титановим покриттям (по 82 літри кожен), загальна маса пального перевищує 1000 кг. Регулювання подачі пального здійснюється за допомогою двох резервних регуляторів тиску, контролерів масового потоку та мережі ізоляційних клапанів, виготовлених компанією Maxar Space Systems у Каліфорнії.
Діагностичні зусилля та протоколи резервування
Інженери в JPL розпочали покрокову процедуру усунення несправностей. Перші кроки включають перевірку калібрування датчика тиску, ручне управління клапанами та введення контрольного зворотного тиску для виявлення можливих витоків. Якщо підтвердиться, що основна лінія подачі пошкоджена, контролери місії активують паралельний резервний колектор, який перенаправляє ксенон через альтернативну лінію з окремими регуляторами та фільтрами. Всі команди передаються через Глибококосмічну мережу NASA (DSN) і виконуються в реальному часі під час спеціально відведених сеансів зв’язку.
Вплив на траєкторію та маневри з гравітаційною допомогою
Оскільки двигуни вимкнено, траєкторія “Псіхе” залишається в межах допустимих значень місії. Наступний критично важливий маневр — гравітаційна допомога від Марса, запланована на травень 2026 року, що вимагатиме точних SEP-горінь для націлювання на коридор проліт. Згідно з навігаційними даними від DSN, “Псіхе” може рухатися без тяги до середини червня, перш ніж відхилення курсу перевищать 100 км. Якщо аномалія тиску триватиме, інженери планують виконати контрольовані вивантаження коліс для підтримки точності орієнтації, забезпечуючи досягнення вікна для Марса.
Науковий вантаж та цілі місії на астероїді Псіхе
По прибуттю до астероїда Псіхе діаметром ~225 км у серпні 2029 року, космічний апарат увійде в серію полярних орбіт для картографування поверхні та підповерхневих структур. Основні інструменти включають мультиспектральний іміджер (діапазони 0,4–1,0 мкм), гамма-спектрометр і нейтронний спектрометр для визначення елементного складу, а також магнітометр для виявлення залишкових полів металевого ядра. Дані перевірять гіпотези про те, що Псіхе є оголеним протопланетарним ядром, проливаючи світло на ранню диференціацію Сонячної системи.
Експертні думки та майбутні перспективи
“Аномалії, подібні до цієї, демонструють складність роботи електричної пропульсії в глибокому космосі”, — говорить доктор Нікі Фокс, заступник адміністратора NASA з науки. “Але резервування та ретельне тестування дають нам впевненість, що “Псіхе” відновить нормальну роботу.” Доктор Сара Х’юстон, фізик плазми в Caltech, додає: “Двигуни з ефектом Холла вже використовувалися в багатьох місіях, але кожна система має свої особливості. Діагностика проблеми з подачею ксенону на відстані 1 астрономічної одиниці закладає основу для майбутніх SEP-місій до зовнішніх планет.”
Ширші наслідки для сонячних електричних місій
Аномалія “Псіхе” підкреслює важливість вдосконаленої SEP для важких вантажів. Наступні флагманські місії — такі як додатковий SEP-модуль “Європа Кліппер” та запропоновані вантажні буксири для місячної логістики — будуть ґрунтуватися на уроках, отриманих з “Псіхе”. Інженери вже оцінюють волоконно-оптичні лінії для вимірювання тиску та рідкі йонні пального нового покоління, щоб зменшити ризики витоків і поліпшити тривале зберігання.
Наступні кроки та очікуваний графік вирішення
- Аналіз телеметрії та перехресна калібрування датчиків: завершення до середини травня 2025 року
- Тести активації резервного колектора: початок червня 2025 року
- Відновлення SEP-горінь для підготовки до проліт Марса: червень–липень 2025 року
- Підтвердження траєкторії гравітаційної допомоги та доопрацювання: 2 квартал 2026 року
Якщо все піде за планом, система пропульсії “Псіхе” буде знову активована вчасно, щоб виконати горіння, необхідне для критично важливої гравітаційної допомоги від Марса, зберігаючи амбіційний графік місії та наукові перспективи.