科学探索|NASA将于2022年发射Psyche任务：旨在探索奇怪的金属小行星( 二 ) NASA将于2022年发射Psyche任务：旨

当喷气推进实验室的团队设计Psyche探测器时，他们计划做类似的事情。主要问题是如何在不超出任务预算的情况下做到这一点。JPL的工程师们通过使用大部分是现有的技术来解决这个问题，这些技术是由位于科罗拉多州威斯敏斯特的Maxar公司制造的。它是世界上最大的商业地球同步通信卫星供应商之一，在位于加州帕洛阿尔托的一个分部生产。
Psyche航天器是在用于这些卫星的“底盘”上建造的，其中包括大功率太阳能电池阵列、电推进推进器以及相关的动力和热控制元件。在许多方面，Psyche航天器类似于一个标准的Maxar通信卫星。但它也承载了JPL的航空电子设备、飞行软件和自主深空运行所需的许多故障保护系统。
使这一概念发挥作用从一开始就很困难。首先，NASA的管理层对这种削减成本的措施保持警惕是正确的，因为在20世纪90年代执行的"更快、更好、更便宜"的任务模式产生了一些惊人的失败。其次，在“黎明号”任务中使用地球轨道系统，在开发阶段造成了大量的成本超支。最后，许多人认为（错误地）深空环境非常特殊，因此Psyche航天器必须与只绕地球运行的通信卫星非常不同。
NASA的许多研究人员通过与Maxar的工程师合作来解决这些问题。他们通过使用该公司的标准产品系列的硬件，并尽量减少对它的改动，从而控制了成本。他们认为可以做到这一点，因为地球同步轨道上的热环境实际上与Psyche探测器将遇到的情况并无太大差别。
在发射后不久，Psyche航天器将经历与通信卫星一样的相对较高的太阳通量。当然，它还将不得不处理深空的寒冷，但是Maxar的卫星在飞过地球的阴影时必须忍受类似的条件，在一年中的某些时候，它们每天都会飞过一次。
由于它们是大功率的电信中继站，Maxar的卫星必须消散由其微波功率放大器产生的许多千瓦的废热。他们通过将热量辐射到太空来实现这一目的。不过，将大量的热量辐射出去对太空探测器来说将是一个大问题，因为在16 Psyche附近，来自太阳的光和热的通量是地球的十分之一。因此，如果不采取任何措施来防止它，一个为环绕地球而设计的航天器很快就会变得太冷，无法在小行星带的这么远的地方运行。
【科学探索|NASA将于2022年发射Psyche任务：旨在探索奇怪的金属小行星】Maxar通过在航天器上安装多层“热毯”来应对这一挑战，这将有助于保持热量。该公司还在热辐射器的顶部添加了定制的“百叶窗” 。当航天器变得太冷时自动关闭，这些“百叶窗”将热量困在里面。但研究人员仍有许多其他工程挑战，特别是在推进方面。

文章图片

为了减少到达小行星所需的推进剂质量，Psyche航天器将使用太阳能电力推进器，将离子加速到非常高的速度，是化学火箭所能达到的速度的六倍以上。特别是，它将使用一种被称为霍尔推进器的离子推进器。
苏联工程师在1970年代率先在太空中使用霍尔推进器。而NASA科学家们在Psyche航天器上使用了四个俄罗斯制造的霍尔推进器，原因很简单，Maxar使用这个数字来维持他们的通信卫星的轨道。
霍尔推进器采用了一种巧妙的策略来加速带正电的离子。这与“黎明号”航天器上的离子推进器所做的不同，后者使用高压电网。相比之下，霍尔推进器则使用电场和磁场的组合来加速离子。虽然霍尔推进器在卫星上有很长的使用历史，但这是它们第一次进入行星际任务。
Psyche探测器将在离太阳三倍多的地方冒险。当它到达目的地时，产生操作航天器和启动推进器所需的2千瓦电力，需要一个足够大的太阳能电池阵列，以便在地球附近产生超过20千瓦。就这些东西而言，这是一个很大的功率。