Należąca do NASA sonda kosmiczna Psyche przeleciała obok Marsa w piątek (15 maja), nurkując bliżej Czerwonej Planety niż którykolwiek z jej małych księżyców. Ale precyzyjnie zaplanowany manewr nie został zaprojektowany do badania Marsa,
Według NASA, w piątek Psyche przeleciała obok planety z prędkością około 12 333 mil na godzinę (19 848 km/h). Przelot zwiększył prędkość Psyche i, co ważniejsze, zmienił jej trajektorię w stronę celu, czyli asteroida 16 Psychektóry okrąża Słońce pomiędzy Marsem a Jowiszem.
Naukowcy uważają, że skała kosmiczna o szerokości 280 km może być odsłoniętym metalowym jądrem rozbitej protoplanety – pierwotnym elementem składowym skalistych światów, których zewnętrzna skorupa i płaszcz zostały prawdopodobnie zniszczone w wyniku katastrofalnych zderzeń miliardy lat temu. Jeśli tak, misja może zapewnić ludzkości pierwszy bezpośredni wgląd w materię normalnie zakopaną głęboko we wnętrzu planet takich jak Ziemia.
Asysta Marsa
Piątkowy przelot był jednym z najważniejszych kamieni milowych misji, polegającym na oszczędzaniu cennego paliwa i umieszczeniu statku kosmicznego na kursie umożliwiającym dotarcie do asteroidy w 2029 roku.
Manewr ten był przykładem jednej z najważniejszych technik współczesnych lotów kosmicznych, zwanej tzw wspomaganie grawitacyjne. Ostrożnie przelatując obok poruszającej się planety, statek kosmiczny może zwiększyć prędkość, zmienić kierunek i oszczędzać paliwo, dzięki czemu misje mogą podróżować dalej i szybciej, niż pozwalają na to same rakiety.
Koncepcja może wydawać się niemal sprzeczna z intuicją, jak gdyby statki kosmiczne w jakiś sposób otrzymywały energię za darmo. Statek kosmiczny przyspiesza, opadając w kierunku planety, a następnie ponownie zwalnia, wynurzając się ze studni grawitacyjnej planety. Intuicyjnie te zyski i straty powinny się wzajemnie znosić.
Tym, co umożliwia jednak ten manewr, jest nie tylko grawitacja planety, ale także jej własny ruch wokół Słońca.
Mars jest pędząc przez przestrzeń niosąc ogromny pęd podczas orbitowania wokół Słońca. Zbliżając się do planety pod dokładnie obliczonym kątem i odlatując pod innym, Psyche skutecznie ukradła niewielki ułamek energii orbity.
Następuje wymiana zdań Trzecie prawo Newtona — każda akcja ma równą i przeciwną reakcję — gdy statek kosmiczny nabiera rozpędu, pożyczając nieskończenie małą kwotę od Marsa, transfer niezauważalny dla planety, ale mający wpływ na misję.
„To sprytne, tanie i fenomenalnie sprytne… to trochę jak bilard międzyplanetarny” – Shadan Ardalan, naukowiec z NASA, który wcześniej brał udział w misji Juno do Jowisza powiedział Space.com.
Asysty grawitacyjne są od dawna wykorzystywane do badania kosmicznego podwórka ludzkości. Technika ta sięga początków ery kosmicznej w 1959 roku, kiedy radziecka sonda kosmiczna Luna 3 wykorzystała grawitację Księżyca, aby przelecieć za nią i po raz pierwszy sfotografować niewidoczną stronę Księżyca.
Wiele z najbardziej ambitnych misji robotycznych ludzkości również byłoby niemożliwych bez takich manewrów. Sondy NASA Voyager pod koniec lat 70. XX w. słynęły z wykorzystywania ustawienia planet zewnętrznych raz na 176 lat w celu proca z Jowisza do Saturnaa Voyager 2 kontynuuje podróż do Urana i Neptuna w historycznej wielkiej podróży po zewnętrznym Układzie Słonecznym. Cassini polegała na asyście grawitacyjnej Ziemi, Wenus i Jowisza, aby zwiększyć prędkość potrzebną do dotarcia do Saturna, podczas gdy New Horizons minęła Jowisza, aby ogolić kilka lat wyruszył w podróż do Plutona.
Niedawno w historycznej misji NASA Artemis 2 przyjęto podobną zasadę, podążając trajektorią „swobodnego powrotu”, która wykorzystał grawitację księżyca skierować czteroosobową załogę z powrotem w stronę Ziemi bez konieczności poważnego spalania silnika po okrążeniu niewidocznej strony Księżyca.
Do pasa asteroid
Według badaczy, w piątek spotkanie z Marsem dało Psyche równowartość zmiany prędkości względem Słońca o mniej więcej 2 kilometry na sekundę. papier opublikowany w październiku, szczegółowo opisując manewr.
Psychika wykorzystuje napęd słoneczno-elektrycznyopierając się na panelach słonecznych, które przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną i powoli popychają statek kosmiczny do przodu, uwalniając naładowany ksenon. System jest bardzo wydajny, ale generuje tylko niewielką siłę ciągu przez długi czas.
Osiągnięcie takiego samego zwiększenia prędkości i zmiany trajektorii przy użyciu samego napędu byłoby niezwykle kosztowne i prawdopodobnie niepraktyczne, wymagałoby ogromnych ilości paliwa – więcej, niż statek kosmiczny mógłby realistycznie unieść – a jednocześnie zwiększyłoby wagę i radykalnie zwiększyło koszty startu.
Przelot obok Marsa umożliwił statkowi kosmicznemu wykorzystanie grawitacji planety do wykonania większości pracy, oszczędzając paliwo na resztę podróży.
Podobnie jak piłka baseballowa wystrzelona z kija, Psyche opuszcza teraz Marsa, niosąc nowy pęd i zmienioną trajektorię, kierując się do metalicznego świata, który może ujawnić to, co kryje się w samych planetach. Powinna dotrzeć do asteroidy 16 Psyche w lipcu 2029 roku.
