NASA перевело аппарат Psyche на почти непрерывную работу двигателей для полёта к металлическому астероиду

Космический аппарат NASA Psyche перешёл к новому этапу путешествия к одноимённому металлическому астероиду, расположенному между Марсом и Юпитером. Система электрической тяги теперь работает практически непрерывно, а до прибытия к цели летом 2029 года двигатели будут включены около 90% времени. Благодаря этому аппарат сможет постепенно изменять свою скорость и траекторию, расходуя значительно меньше рабочего вещества, чем потребовалось бы обычным химическим двигателям.

Об изменении режима полёта NASA сообщило 22 октября 2026 года. Новый этап начался 28 сентября, спустя несколько месяцев после успешного гравитационного манёвра у Марса. До этого электрические двигатели использовались периодически, помогая аппарату выйти на необходимую траекторию для сближения с планетой.

15 мая Psyche пролетел примерно в 4600 километрах над поверхностью Марса. Гравитация планеты увеличила скорость аппарата и изменила направление его движения без дополнительного расхода ксенона. Во время сближения инженеры также проверили научные приборы, которые в дальнейшем будут изучать астероид.

Аппарат оснащён четырьмя двигателями на эффекте Холла, которые используют электрические и магнитные поля для ускорения ионов ксенона. Выбрасывая заряженные частицы с высокой скоростью, двигатели создают тягу, сопровождающуюся характерным голубым свечением.

Одновременно работает только один из четырёх двигателей. Максимальная тяга составляет около 250 миллиньютонов — примерно столько же, сколько сила тяжести, действующая на обычную пальчиковую батарейку. Однако при продолжительной работе даже такое небольшое усилие позволяет существенно изменить скорость космического аппарата.

По данным NASA, на отдельных участках перелёта скорость Psyche относительно Земли превысит 160 тысяч километров в час. Электроэнергию обеспечивают две крестообразные солнечные батареи общей площадью 75 квадратных метров.

Во время запуска в октябре 2023 года аппарат нёс около 1090 килограммов ксенона в семи резервуарах. За три года полёта израсходована примерно треть этого запаса. Оставшегося рабочего вещества, согласно расчётам NASA, достаточно для достижения астероида и выполнения двухлетней научной программы на его орбите.

В ближайшие три месяца электрические двигатели будут работать на полной мощности. Затем её начнут постепенно снижать примерно вдвое, поскольку по мере удаления от Солнца солнечные панели будут получать меньше энергии.

Продолжительная работа электрической установки позволила специалистам NASA подробно исследовать небольшое вращающее воздействие, возникающее из-за движения ионов внутри двигателя. Магнитное поле заставляет заряженные частицы двигаться по сложным траекториям, создавая слабый крутящий момент, который постепенно изменяет ориентацию аппарата.

Для компенсации используются маховики системы ориентации. Однако со временем в них накапливается угловой момент, который необходимо сбрасывать. Поэтому инженеры периодически выключают основной двигатель, поворачивают аппарат и на несколько минут включают другой двигатель на малой мощности в подходящем направлении.

По словам специалистов Лаборатории реактивного движения NASA, миссия Psyche впервые позволила столь продолжительно измерять изменение крутящего момента двигателя Холла в зависимости от мощности и времени работы непосредственно в космосе. Эти данные пригодятся при проектировании будущих электрических двигательных установок.

Летом 2029 года Psyche должен выйти на орбиту одноимённого астероида, максимальный размер которого составляет около 280 километров. В течение примерно двух лет аппарат будет фотографировать поверхность, исследовать её химический состав, измерять магнитное поле и изучать гравитационные особенности небесного тела.

Учёные предполагают, что астероид может представлять собой часть металлического ядра древнего планетезималя — небольшого небесного тела, участвовавшего в формировании планет. Однако его происхождение пока окончательно не установлено.

Если гипотеза подтвердится, исследование Психеи позволит получить уникальные сведения о металлических недрах ранних планетных тел, которые невозможно непосредственно изучить на Земле. Даже если астероид окажется объектом другого происхождения, его исследование поможет лучше понять образование и эволюцию вещества в молодой Солнечной системе.