Миссия Психея: Двигатели на эффекте Холла в глубоком космосе
Астероид Психея, вращающийся вокруг Солнца между Марсом и Юпитером, скоро примет посетителей. Для этого НАСА будет полагаться на двигатели на эффекте Холла. Впервые в глубоком космосе. Встреча намечена на 2026 год.
В поясе астероидов находится астероид под названием (16) Психея. Этот объект диаметром 220 километров характеризуется своим составом: исключительно железо и никель. Хотя это настоящая золотая жила (стоимость ее металлов оценивается в 10 000 квадриллионов долларов), но этот объект интересует НАСА больше с точки зрения его истории.
У (16) Психея есть две особенности. С одной стороны, это может быть труп древней планеты, похожей на Марс. С другой стороны, у НАСА никогда не было возможности изучить объект, не состоящий из камня или льда.
Если все пойдет по плану, то эта долгожданная миссия должна покинуть Землю в августе 2022 года, ведомая ракетой "Falcon 9", и прибыть на место в 2026 году благодаря гравитационной силе Марса ... Но не только.
После доставки в космос корабль действительно будет использовать инновационные средства движения, известные как двигатели на эффекте Холла. Это будет впервые в глубоком космосе. Без этой технологии миссия "Психея", вероятно, никогда бы не увидела свет.
Подруливающие устройства на эффекте Холла
Двигатели, работающие на химическом двигателе, идеально подходят для извлечения ракет из гравитационной скважины Земли. Однако эти двигатели не являются самыми экономичными машинами. Вот почему наши корабли в космосе движутся другими способами.
Одним из них является электрическая тяга, которая основана на солнечных батареях для улавливания энергии Солнца, которое, в свою очередь, ионизирует и ускоряет газ, создавая устойчивую тягу. НАСА в течение некоторого времени экспериментировало с этим подходом, в первую очередь с миссией Deep Space 1, запущенной в 1998 году, а затем с миссией Dawn в 2007 году, которая посетила астероиды Весту и Цереру в поясе астероидов.
Эти космические аппараты использовали ионные двигатели. При таком подходе газ (ксенон) вводится в камеру перед бомбардировкой электронами для ионизации. Тогда вы получите плазму. Эти ионы затем выбрасываются с очень высокой скоростью электрическим полем, создавая тягу. Для создания этого электрического поля в этих двигателях используются две поляризованные решетки.
Двигатели на эффекте Холла различаются по способу создания электрического поля. Здесь технология основана на сочетании магнитного поля и разности электростатических потенциалов между анодом и катодом.
Сегодня многие орбитальные спутники полагаются на двигатели на эффекте Холла, чтобы не сбиться с курса. В настоящее время НАСА предлагает использовать этот тип движения в глубоком космосе, который является другой средой. Чем дальше от Солнца, тем меньше энергии вырабатывается солнечными батареями. Также возникает вопрос, сможем ли мы так долго поддерживать пульсацию этих двигателей.
Если бы НАСА попыталось разработать свою миссию "Психея" с использованием химического двигателя, ему потребовалось бы примерно в пять раз больше топлива. Эта масса сделала бы зонд даже больше, чем Кассини, вращавшийся вокруг системы Сатурна с 2004 по 2017 год.
Для информации, эта миссия обошлась примерно в четыре миллиарда долларов, такой бюджет НАСА резервирует только для "приоритетных" миссий. Но миссия "Психея" не является приоритетной.
Благодаря этим двигателям на эффекте Холла инженеры, наконец, смогли спроектировать меньший и, следовательно, более доступный космический корабль (менее миллиарда долларов). Вот почему он может быть запущен без проблем.