Opbygning af NASAs Psyche:Design færdig, nu fuld fart på hardware

Psyke, NASA-missionen for at udforske en metal-rock-asteroide af samme navn, for nylig passeret en afgørende milepæl, der bringer den tættere på lanceringsdatoen i august 2022. Nu bevæger missionen sig fra planlægning og design til højgears fremstilling af rumfartøjets hardware, der vil flyve til sit mål i hovedasteroidebæltet mellem Mars og Jupiter.

Som alle NASA-missioner, Det tidlige arbejde med Psyche startede med at udarbejde digitale tegninger. Så kom bygningen af ​​tekniske modeller, som blev testet og gentestet for at bekræfte, at systemerne ville gøre deres arbejde i det dybe rum - ved at betjene rumfartøjet, tager videnskabelige data og kommunikerer dem tilbage til Jorden.

Og holdet har netop sejlet gennem et nøglestadium i den proces, den kritiske designgennemgang. Det er, når NASA undersøger designs for alle projektsystemer, inklusive de tre videnskabelige instrumenter og alle rumfartøjstekniske undersystemer, fra telekommunikation, fremdrift, og strøm til flyelektronik og flycomputeren.

"Det er en af ​​de mest intense anmeldelser en mission gennemgår i hele sin livscyklus, " sagde Lindy Elkins-Tanton, der som hovedefterforsker for Psyche leder den overordnede mission. "Og vi bestod med glans. Udfordringerne er ikke forbi, og vi er ikke i mål, men vi løber stærkt."

At studere en metal-rock-verden

Missionsforskere og ingeniører arbejdede sammen for at planlægge undersøgelserne, der vil afgøre, hvad der udgør asteroiden Psyche, et af de mest spændende mål i hovedasteroidebæltet. Forskere mener, at i modsætning til de fleste andre asteroider, der er stenede eller iskolde kroppe, Psyche er stort set metallisk jern og nikkel - svarende til Jordens kerne - og kan være hjertet af en tidlig planet, der mistede sine ydre lag.

Da vi ikke kan undersøge Jordens kerne tæt på, udforsker asteroiden Psyche (ca. 140 miles, eller 226 kilometer, bred) kunne give værdifuld indsigt i, hvordan vores egen planet og andre blev dannet.

Til det formål, rumfartøjet Psyche vil bruge et magnetometer til at måle asteroidens magnetfelt. Et multispektralt billedapparat vil tage billeder af overfladen, samt data om sammensætning og topografi. Spektrometre vil analysere neutronerne og gammastrålerne, der kommer fra overfladen, for at afsløre de elementer, der udgør selve asteroiden.

Missionsholdet lavede prototyper og tekniske modeller af de videnskabelige instrumenter og mange af rumfartøjets tekniske undersystemer. Disse modeller er fremstillet med billigere materialer end dem, der vil flyve på missionen; på den måde kan de testes grundigt, før egentlig flyvehardware er bygget.

"Dette planlægger steroider," sagde Elkins-Tanton, som også er administrerende direktør og medformand for Interplanetary Initiative ved Arizona State University i Tempe. "Og det omfatter forsøg på at forstå ned til syv eller otte detaljeringsniveauer, præcis hvordan alt på rumfartøjet skal arbejde sammen for at sikre, at vi kan måle vores videnskab, samle vores data og sende alle data tilbage til Jorden. Kompleksiteten er overvældende."

At bygge rumfartøjet

Nu hvor Psyche er i fuld fart med at bygge hardware, der er ingen tid at miste. Samling og test af det fulde rumfartøj begynder i februar 2021, og hvert instrument – ​​inklusive en demonstration af laserteknologi kaldet Deep Space Optical Communications, ledet af NASA's Jet Propulsion Laboratory - har en deadline til april 2021 for at blive leveret til JPL's primære renrum.

Hoveddelen af ​​rumfartøjet, kaldet Solar Electric Propulsion (SEP) chassis, bliver allerede bygget hos Maxar Technologies i Palo Alto, Californien. Mens man overholder krav om social distancering til forebyggelse af COVID-19, ingeniører der arbejder på at fastgøre fremdriftstankene. I februar 2021, Maxar vil levere SEP-chassiset til JPL i det sydlige Californien og derefter levere de solcellepaneler, der leverer al strøm til rumfartøjssystemerne et par måneder senere.

I mellemtiden Psykearbejdet summer også hos JPL, som styrer missionen. Ingeniører, der er afgørende for at udføre praktisk arbejde, bygger og tester elektroniske komponenter, mens de følger COVID-19-sikkerhedskravene. Resten af ​​JPL-teamet arbejder eksternt.

JPL leverer flyelektronikundersystemet, som inkluderer Psyches flyvecomputer - rumfartøjets hjerne. Med udstyr spredt ud på stativer i et rent rum, ingeniører tester hvert stykke, før det integreres med det næste. Når alt er forbundet, de tester hele systemet med softwaren, betjene elektronikken præcis, som den vil blive brugt under flyvningen.

"En af de ting, vi er stolte af i disse dybe rummissioner, er pålideligheden af ​​hardwaren, " sagde Psyche-projektleder Henry Stone fra JPL. "Det integrerede system er så sofistikeret, at omfattende test er kritisk. Du laver robusthedstest, stresstest, så mange tests, som du kan – ud over.

"Du ønsker at afsløre og rette ethvert problem og fejl nu. For efter lanceringen, du kan ikke gå og reparere hardwaren."

Næste op for Psyche:den deadline i februar 2021 for at starte samling, test og start operationer, alias ATLO.

"Jeg får gåsehud - absolut, " sagde Stone. "Når vi kommer til det punkt, du har klaret dig gennem en enorm fase, fordi du ved, at du har lavet nok prototyping og test. Du vil have et rumfartøj, der burde fungere."

Psyche skal lanceres i august 2022, og vil flyve forbi Mars for at få en tyngdekraftsassistance i maj 2023 på vej til at ankomme til asteroiden i begyndelsen af ​​2026.