Metale pedal çevirin: NASA’nın Psyche’si asteroit kuşağına doğru ilerliyor

Dikiz aynasında başarılı bir Mars yerçekimi desteği bulunan NASA’nın Psyche uzay aracı, iticilerini ateşledi ve aynı adı taşıyan, metal açısından zengin asteroide doğru hızlanıyor. Ekim 2023’teki fırlatmanın ardından yolculuğunun ilk ayağında misyon, yakıt tasarrufu sağlayan hız artışı ve hafif bir yörünge değişikliği için Mars’ın yerçekiminden yararlanmak üzere doğru konuma manevra yapmak üzere aralıklı olarak elektrikli tahrik sistemini kullandı.

28 Eylül’de uzay aracı, itme sistemini neredeyse sürekli olarak kullanmaya başladı ve haftada yalnızca bir kez Dünya’daki görev kontrolörlerini kontrol etmek için durakladı. Bu, misyonun 2029 yazına kadar ana asteroit kuşağındaki asteroit Psyche ile randevusuna doğru ilerlemesini sağlıyor.

NASA’nın Caltech tarafından yönetilen Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda Psyche misyonunun navigasyon lideri Don Han, “Artık asteroit Psyche’ye doğru ‘metale doğru pedal çeviriyoruz'” dedi. “İtki sistemimizi mümkün olan her fırsatta çalıştıracağız ve sadece gerekli mühendislik faaliyetleri için ara vereceğiz. İticiler şu andan itibaren asteroide ulaşana kadar zamanın neredeyse %90’ında çalışacak.”

Ksenon itici verimliliği

Geleneksel uzay aracı iticileri, nispeten kısa süreler boyunca güçlü itme patlamaları sağlamak için büyük miktarlarda yakıta ihtiyaç duyarken, Psyche uzay aracının güneş enerjili itme sistemi, 250 milinewton’a kadar kuvveti sürekli olarak iletmek için elektromanyetik alanları kullanır; bu, elinizdeki bir AA pilin ağırlığından hissedeceğiniz kuvvete yakındır.

Yüksek verimli sistem, Hall etkisi olarak bilinen ve inert gaz ksenonunun yüklü atomlarının veya iyonlarının itme kuvveti ve parlak mavi bir parıltı oluşturmak üzere dışarı atıldığı bir mekanizmaya dayanır.

Dört itici birer birer çalışır. İtki küçük olmasına rağmen etkisi yolculuk boyunca birikir ve uzay aracının gezegenler arası uzayda seyahat ederken hız kazanmasını sağlar. Seyir sırasındaki maksimum hızında, Psyche uzay aracı Dünya’daki bir gözlemciye göre 100.000 mil/saatten (160.900 km/saat) daha fazla bir hızla seyahat edecek.

Uzay aracı, pillerini şarj etmek ve tahrik sistemi de dahil olmak üzere sistemlerine güç sağlamak için elektrik üretmek amacıyla, 800 metrekarelik (75 metrekare) güneş ışığı toplama alanına sahip, beş panelli, çapraz şekilli iki güneş panelini kullanıyor.

Uzay aracı, yedi yakıt deposunda yaklaşık 2.400 pound (1.090 kilogram) ksenonla fırlatıldı. Fırlatılmasından bu yana geçen üç yıl içinde, bu arzın yaklaşık üçte birini kullandı ve geriye hedefine ulaşmak ve iki yıllık bir temel bilim görevi sırasında asteroit Psyche’nin yörüngesinde dönen uzay aracına yardımcı olmak için yeterli miktarda malzeme kaldı.

Psyche misyonunun JPL’deki itiş operasyonlarından sorumlu baş mühendisi Steve Snyder, “Görev tasarımcılarının, gücünü güneşten alan bir itiş sistemiyle ilgili dikkate alması gereken bazı benzersiz şeyler var” dedi. “Önümüzdeki üç ay boyunca, uzay aracı uzaklaştıkça ve güneş panelleri daha az güneş ışığı aldığında ve daha az güç ürettiğinde yavaş yavaş yaklaşık yarı güce düşmeye başlamadan önce tam güçle çalışacağız.”

Psyche girdap torku

Görev tasarımcıları için bir diğer husus: Hall etkisi iticilerinin ne kadar yumuşak olmasına rağmen, bunları kullanmak seyir boyunca tutarlı bir yönetim gerektirir. İticiler ksenon iyonlarını dışarı atarken, oluşan manyetik alan iyonların girdap yapmasına neden oluyor. Dönen bu iyonlar, kontrol edilmediği takdirde uzay aracının yönünü etkileyecek hafif bir tork veya bükülme kuvveti yaratabilir.

Psyche uzay aracı, torku telafi etmek ve ürettiği aşırı açısal momentumu absorbe etmek için dönüş hızlarını değiştiren reaksiyon tekerleklerine güveniyor. Birkaç saat sonra mühendisler, uzay aracına iticisini kapatmasını, dönmesini ve ardından reaksiyon tekerleklerinde biriken momentumu ortadan kaldırmak için farklı bir iticiyi düşük güçte farklı bir yönde birkaç dakika çalıştırmasını emreder.

Snyder, “Bir itiş mühendisi için, bu torku Dünya’da değil de yalnızca uzayda ölçebilmeniz eğlenceli bir şey çünkü çok küçük.” dedi. “Aslında, bu, Hall iticisi üzerindeki bu etkiyi, güç seviyesinin ve çalışma süresinin bir fonksiyonu olarak ve uzayda bu kadar uzun bir süre boyunca ölçebilen ilk seferdir. Psyche uzay aracı, bunu test etmek için mükemmel bir laboratuvardır.”

Güvenle seyir

2029’a vardığında, uzay aracı kendisini erken bir gezegenin yapı taşı olan küçük gezegenin kısmi çekirdeği olduğu düşünülen asteroit Psyche’nin yörüngesine yerleştirecek. Uzay aracı, asteroitin haritasını çıkaracak ve en geniş noktasında yaklaşık 173 mil (280 kilometre) olan Psyche çevresinde irtifada önce alçalıp sonra yükselen bir dizi yörünge sırasında bilimsel veriler toplayacak.

Asteroitin eski bir gezegenin metalik çekirdeği olduğu kanıtlanırsa, Dünya gibi kayalık gezegenlerin içlerine açılan benzersiz bir pencere sunabilir.

Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’ndeki Psyche misyonunun baş araştırmacısı Lindy Elkins-Tanton, “Mars uçuşu, ekibin Psyche asteroitine varmadan önce gezegensel bir karşılaşma için aletleri kalibre etmesi ve prosedürleri uygulaması için inanılmaz bir fırsattı” dedi. “Artık asteroit kuşağındaki gizemli yeni dünyayı keşfetmeye hazır olarak, güneş ışığından güç alarak güneş sisteminin derinliklerine doğru güvenle ilerliyoruz.”