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( 三 ) NASA将于2022年发射Psyche任务：旨

对NASA来说，幸运的是，在过去十年中，太阳能发电的成本已经大幅下降。今天，向全球传送电视和互联网信号的商业卫星经常产生这些功率水平。他们的太阳能发电系统是有效的、可靠的，而且相对便宜。但是，它们被设计成在环绕地球时工作，而不是在小行星带的外部边缘。
当2013年构思Psyche任务时，Maxar已经成功飞行了20多个功率水平超过20千瓦的航天器。但该公司从未建造过行星际探测器。另一方面，JPL有多年在深空操作设备的经验，但它从未建造过Psyche任务所需的那种规模的动力系统。因此，JPL和Maxar进行合作。Psyche航天器上的太阳能电池还必须在比正常温度低得多的条件下工作。这是一个严重的问题，因为这种电池的电压会随着温度的升高而上升。
当围绕地球运行时，Maxar的太阳能电池阵列产生100伏的电压。如果这些相同的阵列被用于16 Psyche附近，它们将产生有问题的高电压。虽然研究人员可以添加电子元件来降低阵列的电压，但新的电路在设计、建造和测试太空方面的成本很高。更糟糕的是，当航天器远离太阳时，它将降低发电效率，而在这种情况下，产生足够数量的电力将是非常困难的。
幸运的是，Maxar公司已经有了一个解决方案。当他们的一颗通信卫星进入地球的阴影时，它由一组锂离子电池供电，其大小与电动汽车中的电池差不多。这足以让卫星在地球后方的黑暗中保持运行，而这一时间绝不会超过一个小时。但是这种电池的电压会随着时间的推移而变化，当电池深度放电时，一些卫星上的电压可能会低至40伏，一直到100伏。为了处理这种变化，Maxar的卫星包括"放电转换器"，它可以提高电压以提供恒定的100伏的电力。
此外，关键是要重新连接太阳能电池阵列，将其在地球附近产生的电压降低到大约60伏。随着航天器远离太阳，电压将随着阵列的变冷而逐渐上升，直到在16 Psyche达到约100V 。Maxar公司的“放电转换器”，通常连接在电池上，而是连接到太阳能电池阵列上，用于在整个任务期间为航天器提供恒定的100V的电力。
这种方法会产生一些能量损失，但当航天器靠近地球，电力充足时，这些损失是最大的。当航天器接近16 Psyche时，该系统将以最高的效率运行，在那里发电将是非常困难的。它使用的是经过飞行验证的硬件，比在整个深空任务中从太阳能阵列中获取峰值电力的复杂系统要经济得多。

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除了将用于研究小行星的一套科学仪器外，Psyche航天器还将携带NASA所谓的 “技术演示”有效载荷。像NASA的许多任务一样，它有一个首字母缩写。DSOC，代表着深空光学通信。
DSOC是一个基于激光的通信系统，旨在超越目前的无线电技术100倍之多。DSOC将通过从火星轨道之外以每秒2兆比特的速度传输数据来证明其能力。有一天，类似的技术可能使人们能够以高清晰度的视频观看宇航员在红色星球上的活动。
DSOC仪器有一个"地面部分"和一个"飞行部分"，其中每个部分都包括一个激光发射器和一个接收器。地面部分的发射器是一个7千瓦的激光器，将被安装在JPL的光通信望远镜实验室，位于洛杉矶东北约60公里处。此外还有一个敏感的接收器，这是一个能够计算单个光子的接收器，将被安装在加州理工学院帕洛玛天文台的5.1米宽的黑尔望远镜上，位于圣地亚哥东北方向的类似距离。
DSOC的飞行部分，即航天器上的部分，包含相同类型的设备，但规模大大缩小：一个平均功率为4瓦的激光器和一个22厘米的望远镜。飞行部分听起来很简单，就像你可以自己在家里拼凑出来的东西。事实上，它并不简单。