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太阳木村マイ能电力推进让美国宇航局的“波西卡”号宇宙飞船起飞

天文学与空间 2022-08-04 00:01:13

/图像-1/由喷气推进实验室拍摄 2021年7月,美国宇航局的普赛克号飞船在JPL进行组装、测试和发射操作

霍尔推进器将把探测器推进到主小行星带的目标位置

信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院 当美国宇航局的“心灵”号宇宙飞船通过深空为自己提供动力的时候,工作的将是大脑而不是肌肉

一旦成为科幻小说的素材,高效而安静的电力推进将提供一种力量,将普赛克飞船一路推进到火星和木星之间的主要小行星带

轨道飞行器的目标:一颗富含金属的小行星,也叫波西卡

飞船将于2022年8月发射,行程约1

50亿英里(2

科学家认为,这颗小行星可能是星子核心的一部分,星子是早期岩石行星的组成部分

一旦进入轨道,任务团队将使用科学仪器的有效载荷来调查这个独特的目标可以揭示什么样的岩石行星形成像地球

飞船将依靠猎鹰重型运载火箭的大型化学火箭发动机来发射发射台,并逃离地球的重力

但是剩下的旅程,一旦波西卡与运载火箭分离,将依靠太阳能电力推进

这种推进形式始于大型太阳能电池阵列,它将太阳光转化为电能,为航天器的推进器提供能源

它们被称为霍尔推进器,普赛克飞船将是第一个在月球轨道之外使用它们的飞船

在左边,氙等离子体从一个电动霍尔推进器发出蓝光,该推进器与将美国宇航局的普赛克航天器推进到主小行星带的推进器相同

右边是一个类似的不工作的推进器

信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院 推进剂方面,普赛克将携带装满氙气的油箱,氙气是汽车前灯和等离子电视中使用的中性气体

飞船的四个推进器将利用电磁场加速和排出氙的带电原子或离子

当这些离子被排出时,它们产生推力,轻轻推动普赛克穿过太空,发射出蓝色的电离氙光束

事实上,推力是如此的轻柔,它所施加的压力和你手里拿着四分之三的压力差不多

但这足以加速波西卡穿越深空

在没有大气阻力的情况下,飞船最终将加速到每小时20万英里(32万公里)的速度

因为效率很高,波西卡的霍尔推进器可以连续运行几年而不会耗尽燃料

普赛克的坦克将携带2030磅(922公斤)氙;工程师们估计,如果不得不使用传统的化学推进器,这项任务将消耗掉大约5倍的推进剂

“甚至在一开始,当我们在2012年第一次设计任务时,我们就在谈论太阳能电力推进作为计划的一部分

没有它,我们就不会有普赛克任务,”亚利桑那州立大学的呼唤·埃尔金斯-坦顿说,他是这项任务的首席调查员

“这已经成为使命的一部分

使用太阳能电力推进来计算轨迹和轨道需要一个专门的团队

" 温和的策略 普赛克将在美国宇航局肯尼迪航天中心历史性的39A发射台发射

猎鹰重型飞船将在七个月后,即2023年5月,将飞船置于火星轨道上进行重力辅助飞行

2026年初,推进器将完成将飞船送入小行星波西卡周围轨道的微妙工作,使用一点芭蕾回到围绕其目标的轨道

这项任务将特别棘手,因为科学家对这颗小行星了解甚少,它在望远镜中只是一个微小的光点

地面雷达显示它大约有140英里(226公里)宽,呈土豆状,这意味着科学家在到达那里之前不会知道它的重力场是如何工作的

随着该任务在21个月内进行科学调查,导航工程师将使用电力推进推进器使航天器在一系列轨道中飞行,这些轨道逐渐使航天器越来越接近普赛克

美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室负责管理这项任务,该实验室与该机构的深空1号使用了类似的推进系统,深空1号于1998年发射,在2001年任务结束前,曾被一颗小行星和一颗彗星撞飞

接下来是黎明号,它使用太阳能电力推进,前往小行星灶神星,然后是原行星谷神星并围绕其运行

“黎明”号任务历时11年,是有史以来第一艘环绕两个外星目标的航天器,于2018年结束,当时它用完了用于保持方向的最后一种肼推进剂

推进合作伙伴 数十年来,Maxar Technologies一直使用太阳能电力推进为商业通信卫星提供动力

但对波西卡来说,他们需要调整超高效的霍尔推进器,以便在深空飞行,这也是JPL工程师的工作

两个团队都希望,通过首次在月球轨道之外使用霍尔推进器,普赛克将有助于推动太阳能电力推进的极限

Maxar的波西卡项目经理史蒂文·斯科特(Steven Scott)表示:“太阳能电力推进技术提供了成本节约、效率和动力的正确组合,可以在支持未来火星及更远地区的科学任务方面发挥重要作用。”

除了提供推进器之外,位于加州帕洛阿尔托的Maxar团队还负责建造飞船的厢式底盘,该底盘包含电气系统、推进系统、热力系统以及制导和导航系统

组装完成后,普赛克将进入JPL巨大的热真空室进行模拟深空环境的测试

明年春天,飞船将从JPL运送到卡纳维拉尔角进行发射

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