Когда придет время космическому кораблю NASA "Psyche" (Психея) пройти через глубокий космос, это будет уникальное путешествие. Звучит почти как научная фантастика — эффективная и бесшумная мощь электрического двигателя будет обеспечивать тягу, которая отправит космический корабль к главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером. Цель орбитального аппарата: богатый металлами астероид, носящий аналогичное название — Психея.
Космический корабль будет запущен в августе 2022 года и пролетит около 2,4 миллиардов километров за три с половиной года, чтобы добраться до астероида, который, по мнению ученых, может быть частью ядра планетезимала, строительного блока ранней скалистой планеты. Оказавшись на орбите, команда миссии будет использовать полезную нагрузку научных инструментов, чтобы обнаружить, что эта уникальный объект может рассказать о формировании каменистых планет, таких как Земля.
Космический корабль будет полагаться на большие химические ракетные двигатели ракеты-носителя Falcon Heavy, чтобы взлететь со стартовой площадки и преодолеть гравитацию Земли. Остальная часть путешествия, когда Психея отделится от ракеты-носителя, будет зависеть от солнечной электрической тяги. Топливом для двигателей Холла служит электричество из больших солнечных батарей, которые преобразуют солнечный свет. Космический корабль Psyche будет первым, кто использует их за пределами орбиты Луны.
В качестве топлива Psyche будет нести баки с ксеноном, тем же нейтральным газом, который используется в автомобильных фарах и плазменных телевизорах. Четыре двигателя космического корабля будут использовать электромагнитные поля для ускорения и вытеснения заряженных атомов или ионов этого ксенона. Когда эти ионы выбрасываются, они создают тягу, которая мягко перемещает Психею в космос, испуская синие лучи ионизированного ксенона.
На самом деле ускорение будет настолько мягким, что его едва можно ощутить. Но этого достаточно, чтобы ускорить Психею, направив в глубокий космос. Без атмосферного сопротивления, сдерживающего его, космический корабль в конечном итоге разгонится до скорости 320 000 километров в час.
Поскольку они настолько эффективны, двигатели Psyche's Hall могут работать почти без остановок в течение многих лет, не исчерпывая топлива. Psyche будет перевозить в своих баках 922 кг. ксенона. По оценкам инженеров, миссия сжигала бы примерно в пять раз больше топлива, если бы ей пришлось использовать традиционные химические двигатели.
Psyche будет запускаться с исторической площадки 39A в Космическом центре Кеннеди NASA. Через семь месяцев, в мае 2023 года, Falcon Heavy выведет космический корабль на траекторию полета к Марсу для гравитационной помощи. В начале 2026 года двигатели будут выполнять тонкую работу по выводу космического корабля на орбиту вокруг астероида Психея.
Эта задача будет особенно сложной из-за того, что ученые мало знают об астероиде, который в телескопы выглядит как крошечная светящаяся точка. Наземный радар предполагает, что он имеет ширину около 226 километров и форму картофеля, а это означает, что ученые не узнают, пока не доберутся до места, как именно работает его гравитационное поле. Поскольку миссия будет проводить научные исследования в течение 21 месяца, инженеры-навигационные инженеры будут использовать электрические двигатели, чтобы направить космический корабль через последовательность орбит, которые постепенно приблизят его к Психее.
Лаборатория реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, которая руководит миссией, использовала аналогичную двигательную установку с Deep Space 1, запущенным в 1998 году и пролетевшим мимо астероида и кометы до завершения миссии в 2001 году. Затем пришла Dawn, которая использовала солнечную электрическую тягу для полета к астероиду Веста и затем к протопланете Церера. Миссия Dawn, ставшая первым космическим кораблем, когда-либо выходившим на орбиту двух внеземных целей, длилась 11 лет и закончилась в 2018 году, когда аппарат израсходовал остатки гидразинового топлива, использовавшегося для поддержания своей орбиты.
