NASA šlape na plyn: Sonda Psyche míří k tajemnému kovovému asteroidu
NASA šlape na plyn: Sonda Psyche míří k tajemnému kovovému asteroidu
Asteroid může ukrývat pozůstatky dávné planety. Cílem je Psyche, který se nachází v hlavním pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem. V nejširším místě měří přibližně 280 kilometrů.
Meziplanetární cesta nemusí připomínat zběsilý sprint. Někdy je výhodnější zvolit pomalé, ale vytrvalé zrychlování, které kosmické lodi postupně dodá obrovskou rychlost. Právě na tomto principu nyní pokračuje mise NASA Psyche, která míří k jednomu z nejzajímavějších objektů hlavního pásu asteroidů.
Po gravitačním manévru u Marsu sonda přešla do nové etapy své cesty. Od 28. září využívá svůj elektrický pohon téměř nepřetržitě a motory vypíná především kvůli nezbytným technickým úkonům a komunikaci s pozemním řídicím střediskem. Tento režim má pokračovat po většinu zbývajícího letu až do plánovaného příletu v létě 2029.
Jak Albert Einstein přišel na to, jak rozbít atom?
Foto: Iveta Mauci/Vytvořeno pomocí OpenAIGrónsko bylo před 416 tisíci lety bez ledu. Vědci to zjistili díky tajné vojenské základně Iceworm
Foto: Ilustrační_Iveta Mauci/Vytvořeno pomocí OpenAIMotor, který září modře a šetří palivo
Pohonný systém sondy Psyche funguje jinak než klasické raketové motory. Místo prudkého spalování velkého množství paliva využívá elektřinu ze solárních panelů k urychlování iontů xenonu. Ty jsou pomocí elektromagnetických polí vypuzovány z motoru, čímž vzniká tah.
Tato technologie, známá jako Hallův elektrický pohon, poskytuje jen velmi malou sílu – maximálně přibližně 250 milinewtonů. Pro představu jde zhruba o sílu, kterou bychom cítili při držení jedné tužkové baterie v ruce.
*Na první pohled to nezní jako recept na rychlou cestu vesmírem. Jenže ve vakuu, kde na sondu nepůsobí odpor vzduchu, může i nepatrný tah působit dlouhodobě. Sonda tak postupně zvyšuje svou rychlost, aniž by musela spotřebovávat obrovské množství paliva.
Při maximální rychlosti během letu má Psyche dosáhnout více než 160 900 kilometrů za hodinu vzhledem k Zemi.
Charakteristickým znakem elektrického pohonu je také modravá záře vznikající při urychlování xenonových iontů. Právě tento jev lze pozorovat při testování Hallových motorů ve vakuových komorách.
GPS není jen ve vesmíru. O jeho přesnosti rozhoduje i to, co se děje na Zemi
Foto: Snímek Lockheed MartinSluneční energie jako zdroj meziplanetárního pohybu
Aby měla sonda dostatek energie pro své motory i palubní přístroje, nese dva rozměrné solární panely s celkovou plochou přibližně 75 metrů čtverečních. Panely zachycují sluneční záření a přeměňují je na elektřinu, která napájí pohonný systém i další zařízení.
Psyche odstartovala v říjnu 2023 s přibližně 1 090 kilogramy xenonu uloženého v sedmi nádržích. Zhruba tři roky po startu už spotřebovala asi třetinu zásob, stále jí však zbývá dostatek paliva pro cestu k cíli i následný vědecký výzkum.
S rostoucí vzdáleností od Slunce bude množství dostupné energie klesat. Inženýři proto počítají s postupným snižováním výkonu motorů, aby sonda dokázala efektivně hospodařit s energií až do konce své mise.
Ve vesmíru musí inženýři řešit i nepatrné síly
Dlouhodobý provoz elektrických motorů přináší také méně nápadné technické problémy. Proud iontů může vytvářet drobný krouticí moment, který by postupně narušoval orientaci sondy. I nepatrná síla totiž může mít při dlouhém působení významné následky.
Psyche proto využívá takzvaná reakční kola, jejichž otáčením lze přesně řídit orientaci kosmické lodi. Když se v nich nahromadí příliš mnoho momentu hybnosti, řídicí tým provede korekční manévr: upraví činnost motorů a pomocí krátkého tahu v jiném směru pomůže systém stabilizovat.
Mise tak zároveň slouží jako unikátní zkušební laboratoř. Inženýři mohou přímo ve vesmíru sledovat, jak se chování elektrického pohonu mění v závislosti na výkonu a době provozu. Některé z těchto jevů je totiž obtížné přesně změřit při pozemních testech.
Asteroid, který může ukrývat pozůstatky dávné planety
Největší vědecké dobrodružství však sondu teprve čeká. Jejím cílem je asteroid Psyche, který se nachází v hlavním pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem. V nejširším místě měří přibližně 280 kilometrů.
Vědci se domnívají, že by mohl představovat zbytky kovově bohatého nitra dávného planetesimálu, tělesa, z něhož se v rané fázi vývoje sluneční soustavy formovaly planety. Pokud se tato představa potvrdí, asteroid by mohl nabídnout vzácný pohled na procesy, které probíhaly uvnitř mladých planet před miliardami let.
Astronomové zachytili vodní mraky za hranicemi Sluneční soustavy
Zemské jádro je tvořeno převážně železem a niklem, ale nachází se hluboko pod tisíci kilometry hornin. Přímý výzkum jeho složení je proto mimořádně obtížný. Kovově bohatý asteroid by mohl vědcům pomoci lépe pochopit, jak se podobná jádra vytvářejí a vyvíjejí.
Sonda bude po příletu v roce 2029 postupně obíhat kolem asteroidu, mapovat jeho povrch a shromažďovat vědecká data. Plánovaná vědecká mise má trvat přibližně dva roky.
Cesta, která může změnit naše představy o planetách
Psyche není jen výpravou za vzdáleným asteroidem. Je také demonstrací toho, jak mohou elektrické pohonné systémy umožnit dlouhé kosmické lety s mimořádně efektivním využitím paliva.
Pokud mise splní své cíle, přinese nové poznatky o vzniku planetárních jader a současně pomůže zdokonalit technologie využitelné při budoucích meziplanetárních výpravách.
Sonda nyní pokračuje v dlouhém, trpělivém zrychlování. Její motory nevytvářejí ohlušující plameny jako při startu rakety, ale jemný proud iontů, který ji den za dnem posouvá blíž k cíli.
Až v roce 2029 dorazí k asteroidu Psyche, může se ukázat, že tento nenápadný kovový svět ukrývá důležité stopy o tom, jak se z prachu a hornin zrodily planety, včetně té naší.
Zdroj: JPL/NASA