NASA wil de zon gebruiken om toekomstige deep space-missies aan te drijven

NASA/JPL-Caltech/ASU

In augustus 2022 riep een NASA-sonde Psyche zal op zoek gaan naar een gigantische metalen asteroïde genaamd Psyche 16, om wetenschappers te helpen meer te leren over hoe planeten ontstaan. De manier waarop Psyche zijn doel bereikt, zal echter verschillen van typische NASA-missies.

Voortbouwend op technologie die in eerdere missies is gebruikt, waaronder: Ochtendgloren en Diepe ruimte 1 , zal zonne-energie helpen Psyche de verre ruimte in te stuwen. Als dat succesvol blijkt te zijn, zou dit het begin kunnen zijn van een nieuw tijdperk van het gebruik van zuinigere sondes voor zowel ruimteverkenning als commerciële missies.

Traditionele ruimtevaartuigen vertrouwen op chemische reacties tussen een combinatie van vloeibare brandstoffen om zich te verplaatsen in plaats van elektriciteit. Psyche zal twee gigantische zonnepanelen gebruiken om zonne-energie om te zetten in elektriciteit die vier ionenmotoren zal aandrijven. Die elektriciteit zal tanks met xenongas (dezelfde soort die wordt gebruikt in autokoplampen) in xenon-ionen veranderen, die de vier stuwraketten van Psyche zullen uitstoten om het ruimtevaartuig voorzichtig naar de asteroïde voort te stuwen, die tussen Mars en Jupiter draait, meer dan 1,5 miljard mijl van de aarde. .

Verwant verhaal

NASA beëindigt de 30-jarige droogte op Venus met twee nieuwe missies

DAVINCI+ en VERITAS zullen proberen te beantwoorden hoe en waarom de tweede planeet vanaf de zon het hellandschap werd dat het nu is.

Terwijl andere ruimtevaartuigen, zoals Lucy , zonne-energie hebben gebruikt om instrumenten te bedienen, zal Psyche een van de eerste van NASA's deep-space-missies zijn om zonne-energie te gebruiken voor zowel operaties aan boord als voortstuwing.

Paul Lozano , directeur van MIT's ruimtevoortstuwingslaboratorium, zegt dat Psyche de basis zou kunnen leggen voor meer ruimteverkenning op zonne-energie. Uiteindelijk zou de technologie ons kunnen helpen meerdere hemellichamen voor langere perioden te onderzoeken en mogelijk door mensen bemande missies buiten de baan van de aarde betaalbaarder en haalbaarder te maken.

Het opent de mogelijkheid om de ruimte te verkennen en te commercialiseren op een manier die we nog niet eerder hebben gezien, zegt Lozano.

Omdat een ruimtevaartuig dat gebruikmaakt van zonne-elektrische voortstuwing minder drijfgas nodig heeft dan een chemisch aangedreven ruimtevaartuig, heeft het meer ruimte aan boord voor vracht, wetenschappelijke instrumenten en, ooit, astronauten. een bedrijf, Actiesystemen , ontwikkelt efficiëntere ionenmotoren voor Cubesats, grotere satellieten en andere ruimtevaartuigen.

Zonnevoortstuwingstechnologie is al gebruikelijk in satellieten die om de aarde draaien, maar tot nu toe was het geen krachtig genoeg alternatief voor chemisch aangedreven motoren om zo vaak te worden gebruikt in ruimtevaartuigen die naar de verre ruimte gaan. Vooruitgang in zonne-elektrische voortstuwing zal dat veranderen.

De technologie achter Psyche had zijn eerste grote test in Dawn, een verkenningsruimtevaartuig dat gebruikmaakte van zonne-energie en ionenmotoren. Dawn werd uiteindelijk stil tijdens een baan rond de dwergplaneet Ceres (waar hij tientallen jaren in een baan om de aarde zal blijven) in 2018, drie jaar nadat de missie had moeten eindigen. Deze stuwraketten kunnen jarenlang werken zonder dat de brandstof opraakt, maar ze bieden relatief weinig stuwkracht in vergelijking met conventionele voortstuwing.

De stuwraketten van Psyche zullen drie keer zoveel stuwkracht kunnen genereren als zijn voorgangers, en ongeveer een jaar na de lancering zal het wat hulp krijgen van de zwaartekracht van Mars om zijn baan te veranderen voordat het uiteindelijk zijn doel in 2026 bereikt.

Daarna zal Psyche iets minder dan twee jaar in een baan om de asteroïde doorbrengen. Zijn missie is om de ijzeren kern van de asteroïde te onderzoeken om te bepalen of deze dezelfde elementen heeft die zijn ontdekt in de hogedrukkern van de aarde, wat onderzoekers kan helpen meer te weten te komen over hoe planeten ontstaan.

Hoewel we de kern van de aarde niet direct kunnen bekijken, zal Psyche een multispectrale camera gebruiken, een instrument dat filters en twee camera's gebruikt om geologische, compositie- en topografische gegevens met een hoge resolutie van de asteroïde te verkrijgen. Als de kern lijkt op die van kleine, rotsachtige planeten, kunnen wetenschappers bepalen of de twee een vergelijkbare oorsprong hebben. Omdat men denkt dat Psyche 16 (de asteroïde) de kern is van een planeet die zich niet heeft gevormd, zou een close-up details kunnen opleveren over de vorming van het binnenste zonnestelsel.

In 2017 werd Psyche gekozen als een van de twee missies voor NASA's Discovery Program, een reeks goedkope missies naar doelen rond het zonnestelsel. Gedeeltelijk geleid door de Arizona State University, had Psyche een ontwikkelingslimiet van ongeveer $ 450 miljoen om ervoor te zorgen dat het de hele weg naar de verre ruimte zou kunnen bereiken. Maar hoe verder een ruimtevaartuig van de zon verwijderd is, hoe moeilijker het voor zijn zonnepanelen wordt om zonlicht op te vangen en zijn ionenstuwers aan te drijven. Dat is de reden waarom als Psyche eenmaal voorbij Mars is, het langzamer zal moeten gaan.

Om nog verder te gaan, moet ruimtevaartuig mogelijk vertrouwen op nucleaire thermische voortstuwing , die NASA ook aan het ontwikkelen is.

zich verstoppen