ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / جامعة ولاية أريزونا
أتيحت الفرصة لآرس تكنيكا للقيام بجولة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في كاليفورنيا هذا الأسبوع ، مرتديًا ملابس نظرة عامة على الغرفة النظيفة على المركبة الفضائية Psyche التي أوشكت على الانتهاء. هذه المهمة الطموحة ، التي سميت على اسم كويكب مسمى ستستكشفه ، من المقرر إطلاقها في أغسطس على صاروخ فالكون هيفي. يأمل العلماء أن تعلم المزيد عن هذا الكويكب غير العادي سيعزز فهمنا لتكوين الكواكب والأيام الأولى لنظامنا الشمسي.
اكتشفه عالم الفلك الإيطالي في مارس 1852 أنيبال جاسباريس16 نفسية هي كويكب من النوع M. (بمعنى أنه يحتوي على نسبة عالية من المعدن) يدور حول الشمس في حزام الكويكبات الرئيسي ، بشكل غير عادي من البطاطس. الفرضية المفضلة منذ فترة طويلة هي أن Psyche هو اللب المعدني المكشوف لكوكب أولي (كوكب) من الأيام الأولى لنظامنا الشمسي ، مع تجريد القشرة والعباءة عن طريق الاصطدام (أو الاصطدام) بأجسام أخرى. في السنوات الأخيرة ، خلص العلماء إلى أن تقديرات الكتلة والكثافة لا تتوافق مع أ كل المعادن المتبقية الأساسية. بل هو مزيج معقد من المعادن والسيليكات.
بدلاً من ذلك ، كان من الممكن أن يكون الكويكب يومًا ما جسمًا أصليًا لفئة معينة من النيازك الحديدية الحجرية ، تلك التي تفتت وأعيد تكوينها في خليط من المعدن والسيليكات. أو ربما شيء مثل 1 سيريسكوكب قزم في حزام الكويكبات بين مداري كوكب المريخ والمشتري – باستثناء 16 سايكي ربما يكون قد مر بفترة من البراكين الحديدية أثناء التبريد ، تاركًا معادن عالية التخصيب في هذه المراكز البركانية.
لطالما اشتبه العلماء في أن النوى المعدنية تكمن في أعماق الكواكب الأرضية مثل الأرض. لكن هذه النوى مدفونة بعيدًا جدًا تحت الوشاح الصخري والقشور التي يتعذر على الباحثين العثور عليها. نظرًا لأن الجسم المعدني الوحيد الذي تم اكتشافه ، يوفر Psyche فرصة مثالية لإلقاء الضوء على كيفية تشكل الكواكب الصخرية في نظامنا الشمسي (الأرض وعطارد والزهرة والمريخ). وافقت ناسا مهمة النفس في عام 2017 ، بهدف إرسال مركبة فضائية إلى مدار حول الكويكب وجمع بيانات مهمة عن خصائصه.
قالت ليندا إلكينز تانتون من جامعة ولاية أريزونا ، الباحثة الرئيسية في مهمة Psyche لـ Ars: “لم يتغير فهمنا لما قد تكون عليه Psyche كثيرًا في السنوات القليلة الماضية”. “يجب أن يحتوي على نسبة عالية من المعدن ، لكننا لم نعرف حقًا مقدار الكمية. يمكن أن يكون جزءًا من نواة معدنية من كوكب صغير في بدايات النظام الشمسي ، أو قد يكون شيئًا لا يذوب أبدًا ويشكل جوهر ولكنه يحتوي على معادن مختلطة ، مثل الحصى مع الصخور. لن نعرف حقًا حتى نصل إلى هناك.
ستكون عدة أدوات على متن المركبة الفضائية Psyche لجمع هذه البيانات العلمية القيمة. هناك مصور متعدد الأطياف قادر على إنتاج صور عالية الدقة بما يكفي للعلماء للتمييز بين المكونات المعدنية والسيليكات (المعدنية) للكويكب. تقع مهمة رسم خرائط تكوين الكويكب وتحديد جميع العناصر على عاتق مقياس طيف أشعة غاما والنيوترون. يوجد أيضًا مقياس مغناطيسي يقوم بقياس ورسم أي مجال مغناطيسي متبقي. أخيرًا ، سيكون نظام الاتصالات الراديوية بالميكروويف قادرًا أيضًا على قياس مجال جاذبية الكويكب ، والتقاط أدلة على هيكله الداخلي.
جينيفر اويليت
تم تسليم الهيكل ، الذي صنعته شركة ساتلية تسمى Maxar Technologies ، في أبريل الماضي. إنها بحجم شاحنة صغيرة وتم بناؤها إلى حد كبير من التكنولوجيا التجارية الجاهزة. قال كبير محرري الفضاء في آرس: “بمجرد وصول المركبة الفضائية إلى الفضاء ، ستستخدم وسيلة دفع مبتكرة ، تُعرف باسم دافعات هول ، للوصول إلى الكويكب”. كتب إريك بيرجر السنة الماضية. “ستكون هذه هي المرة الأولى التي تغامر فيها مركبة فضائية بالذهاب إلى الفضاء السحيق باستخدام دافعات هول ، وبدون هذه التكنولوجيا لن تتم مهمة Psyche بالتأكيد – بالتأكيد ليس بتكلفة واحدة فقط. أقل بقليل من مليار دولار.” هنا أكثر من ذلك بقليل الراعي في هذا النهج المبتكر:
تُعد المحركات التي تعمل بالدفع الكيميائي مثالية لإطلاق الصواريخ من سطح الأرض عندما تحتاج إلى دفعة هائلة من الطاقة للخروج من بئر الجاذبية الأرضية. لكن محركات الصواريخ الكيميائية ليست أكثر الآلات كفاءة في استهلاك الوقود في العالم ، لأنها تستهلك وقودًا دافعًا. وبمجرد وصول المركبة الفضائية إلى الفضاء ، تكون هناك وسائل سفر أكثر كفاءة في استهلاك الوقود. ناسا تقوم بالتجربة [solar electric propulsion] التكنولوجيا لفترة من الوقت. اختبرت وكالة الفضاء لأول مرة تقنية الدفع الكهربائي في مهمة Deep Space 1 ، التي أطلقت في عام 1998 ، ولاحقًا في مهمة Dawn في عام 2007 التي زارت Vesta و Ceres في حزام الكويكبات.
استخدمت هذه المركبات الفضائية الدافعات الأيونية. من ناحية أخرى ، تستخدم دافعات Hall تصميمًا أبسط ، مع مجال مغناطيسي لتقييد تدفق الوقود. تم اختراع هذه الدافعات في الاتحاد السوفيتي وتم تكييفها لاحقًا للاستخدام التجاري من قبل Maxar وشركات أخرى. العديد من أكبر أقمار الاتصالات في المدار الثابت بالنسبة للأرض اليوم ، مثل تلك التي توفر DirecTV ، تستخدم دافعات Hall لحفظ المحطة.
سمح استخدام التكنولوجيا القائمة على Hall الدافع للعلماء والمهندسين بتصميم مركبة فضائية أصغر حجمًا وبأسعار معقولة. ستولد كل من دافعات Psyche’s Hall ثلاثة أضعاف قوة الدفع الأيونية لسفينة Dawn الفضائية ويمكنها التعامل مع ضعف الطاقة. سيسمح هذا للمركبة الفضائية بالوصول إلى كويكب الحزام الرئيسي Psyche في يناير 2026 بعد رحلة استمرت 3.5 سنوات.
فريق Psyche اختبار الألواح الشمسية المزدوجة في شهر مارس ، تم إرفاق المصفوفات بجسم المركبة الفضائية وفتحها بالطول ، قبل تخزين الألواح حتى الإطلاق في أغسطس. الألواح الشمسية ذات الخمس ألواح متقاطعة هي الأكبر التي تم تركيبها في مختبر الدفع النفاث ، وتبلغ مساحتها 800 قدم مربع (75 مترًا مربعًا). وهي مصممة خصيصًا للعمل في ظروف الإضاءة المنخفضة بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة.
