«Психея» улетела к обнажённому ядру несостоявшейся планеты и посветит лазером на Землю из глубокого космоса

Сегодня в 17:19 по московскому времени из Космического центра Кеннеди во Флориде стартовала ракета SpaceX Falcon Heavy с исследовательским зондом NASA Psyche («Психея»). Космический аппарат был успешно выведен на целевую орбиту примерно через 62,5 минуты после запуска. Успешный старт дал начало межпланетному космическому путешествию длиной в 3,5 млрд км к главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером. Миссия должна изучить астероид «Психея-16», который считается одним из девяти самых богатых металлами астероидов в Солнечной системе.

Ракета успешно стартовала, запустив все 27 двигателей Merlin первой ступени, менее чем через 2,5 минуты после запуска боковые ускорители Falcon Heavy отсоединились от центральной ступени и направились обратно на космическое побережье Флориды для одновременной посадки. Через четыре минуты после старта, основной ускоритель Falcon Heavy выключил двигатели первой ступени и отделился от второй ступени ракеты, которая разогнала «Психею» до второй космической скорости, позволяющей преодолеть силу притяжения Земли. Через восемь с половиной минут после старта боковые ускорители Falcon Heavy совершили мягкую посадку в нескольких милях от площадки 39А Космического центра Кеннеди. Это был уже четвёртый их запуск, теперь они будут отремонтированы для обеспечения будущих полётов Falcon Heavy.

Примерно через час после пуска зонд «Психея» отделился от второй ступени и продолжил самостоятельный полёт. Аппарату потребуется около часа на развёртывание солнечных батарей площадью около 75 м². Это первый межпланетный космический аппарат NASA, оснащённый двигателями на эффекте Холла, электрическая двигательная установка которых полностью зависит от способности зонда использовать солнечную энергию.

Запуск Psyche планировался 12 октября, но был отложен из-за плохой погоды. До этого старт миссии, изначально запланированный на октябрь 2022 года, неоднократно сдвигался из-за проблем с полётным программным обеспечением, а затем из-за несоответствия в системах терморегулирования. Команда миссии до последнего вносила корректировки в полётное задание, связанные, по словам одного из инженеров, с «параметрами наведения, навигации, контроля и защиты от неисправностей, чтобы гарантировать, что мы не перегружаем и не перегреваем двигатели».

Миссия направляется к своему тёзке, астероиду, носящему имя «Психея-16». Из девяти самых богатых металлами астероидов в Солнечной системе, известных учёным, «Психея-16» является самым крупным, отметила на брифинге в среду Никола Фокс (Nicola Fox), заместитель администратора управления научных миссий NASA. В самом широком месте размер астероида составляет 280 км в поперечнике и 232 км в длину. Учёные пока не знают точно, как выглядит «Психея-16», но уверены, что поверхность астероида состоит в основном из никеля и железа.

Считается, что этот астероид является древним протопланетным ядром, вокруг которого почему-то так и не образовалась планета. Исследователи надеются, что тщательное изучение металлической космической породы поможет учёным узнать больше о формировании планет. «Мы надеемся, что, изучая астероид, мы узнаем больше о железном ядре других планет нашей Солнечной системы, — сказала Фокс. — В число этих планет входит самая важная для нас планета — та, на которой мы живём».

По расчётам, «Психея» достигнет «Психеи-16» в июле 2029 года. По пути космический корабль в мае 2026 года использует гравитацию Марса, совершив облёт Красной планеты для увеличения скорости. Пролетев 3,5 млрд км Psyche выйдет на орбиту вокруг цели своей миссии, где потратит около месяца на проверку и калибровку всех систем. Начиная с августа 2029 года, Psyche в течение 21 месяца будет заниматься картографированием и анализом поверхности астероида с нескольких орбит.

«Это начало серии удивительных научных миссий, которые мы готовим на Falcon Heavy», — сказала Джулианна Шейман (Julianna Scheiman), директор гражданских спутниковых миссий SpaceX. В частности, она упомянула экологический спутник GOES и миссию Europa Clipper, запуск которых запланирован на следующий год, а также силовой и двигательный элемент (СИЗ) для орбитальной космической станции Gateway в рамках программы Artemis и космического телескопа NASA Nancy Grace.

Не считая Tesla Roadster генерального директора SpaceX Илона Маска (Elon Musk), запущенной за орбиту Марса во время дебютного испытательного полёта Falcon Heavy в феврале 2018 года, «Психея» является первой официальной межпланетной миссией этой ракеты. Это также первая миссия NASA, использовавшая Falcon Heavy.

Вместе с зондом «Психея» стартовал и проект NASA «Оптическая связь в глубоком космосе» (Deep Space Optical Communications или DSOC), который позволит проверить, как лазеры могут ускорить передачу данных из дальнего космоса по сравнению с традиционной радиопередачей. Проект DSOC может проложить путь к широкополосным коммуникациям, которые помогут человечеству совершить следующий гигантский скачок — на Марс.

Лазерный приемопередатчик ближнего инфракрасного диапазона DSOC установлено на зонде Psyche. Приемопередатчик будет запущен в течение ближайших недель и в течение следующих двух лет будет поддерживать связь с двумя наземными станциями в Южной Калифорнии, тестируя высокочувствительные детекторы, мощные лазерные передатчики и новые методы декодирования сигналов, посылаемых приемопередатчиком из дальнего космоса. Аппарат сможет передавать данные со скоростью до 264 Мбит/с. Ожидается, что связь будет поддерживаться на расстоянии до 390 млн км — это более чем вдвое превышает расстояние от Земли до Солнца. Чем дальше «Психея» будет удаляться от нашей планеты, тем слабее будет становиться лазерный сигнал, что сделает расшифровку данных более сложной. Кроме того, фотоны будут дольше добираться до места назначения, и на самом дальнем расстоянии задержка составит более 20 минут.

NASA уделяет особое внимание лазерной (оптической) связи, поскольку она способна на один или даже на два порядка превзойти по пропускной способности радиоволны, на которые NASA полагается уже более полувека. И радиосвязь, и лазерная связь в ближнем инфракрасном диапазоне используют электромагнитные волны для передачи данных, но при этом свет ближнего инфракрасного диапазона упаковывает данные в значительно более плотные волны, что позволяет наземным станциям принимать больше данных одновременно.