NASA’nın Psyche Görevi Hız Kesmeden Asteroit Kemerine Yöneliyor

Mars‘ın yerçekimi yardımını geride bırakan NASA‘nın Psyche uzay aracı, roket motorlarını çalıştırarak metal açısından zengin, kendisiyle aynı isimli asteroide doğru hızlanıyor. Ekim 2023’teki fırlatmanın ardından yolculuğunun ilk ayağında görev, yakıt tasarrufu sağlayan bir hız artışı ve hafif bir yörünge değişikliği için Mars’ın yerçekimini kullanabileceği doğru noktaya manevra yapacak şekilde elektrik tahrik sistemini ara sıra kullanarak çalıştı.

28 Eylül’den itibaren uzay aracı, tahrik sistemini neredeyse sürekli kullanmaya başladı; her hafta yalnızca bir kez Dünya’daki görev kontrolörleriyle iletişime geçerek ara verdi. Bu durum, görevin 2029 yazına kadar ana asteroit kuşağında Psyche asteroitiyle buluşma planına sadık kalmasını sağlıyor.

“Artık Psyche asteroidine doğru gaz pedalı tabana basmış durumdayız,” NASA Jet İtki Laboratuvarı’nın (JPL) Psyche görevi navigasyon sorumlusu Don Han, güney Kaliforniya’da yer alan ve Caltech tarafından ajans adına yönetilen laboratuvarın açıklamasında şunu söyledi: “Tahrik sistemimizi kullanabileceğimiz her fırsatta çalıştıracağız; yalnızca gerekli mühendislik faaliyetleri için ara vereceğiz. Roket motorları, asteroide ulaşana kadar olan sürede neredeyse zamanın %90’ında çalışacak.”

Xenon yakıt verimliliği

Konvansiyonel uzay aracı roket motorları, nispeten kısa süreler için güçlü itme sağlamak üzere büyük miktarda yakıt kullanırken, Psyche uzay aracının güneş enerjisiyle çalışan tahrik sistemi, elektromanyetik alanlar kullanarak istikrarlı biçimde saatte 250 milinewtona kadar çıkaran bir kuvvet üretiyor — bu da elinizde tuttuğunuz bir AA pilin ağırlığının yarattığı kuvvete yaklaşık olarak denk geliyor.

Yüksek verimli sistem, Hall etkisi olarak bilinen bir mekanizmaya dayanıyor; bu mekanizmada, inert bir gaz olan xenon’un yüklü atomları ya da iyonları itme yaratmak ve parlak mavi bir parıltı oluşturmak için dışarı atılıyor.

Dört roket motorundan her biri sırayla, tek tek çalışıyor. İtme çok küçük olsa da, yolculuk boyunca birikerek uzay aracının düz uzayda ilerlerken hız kazanmasını sağlıyor. Yolculuk sırasındaki maksimum hızında Psyche uzay aracı, Dünya’daki bir gözlemciye göre saatte 100.000 milden (160.900 km/sa) fazlasıyla yol alacak.

Uzay aracı, bataryalarını şarj etmek ve tahrik sistemi de dahil olmak üzere tüm sistemlerini çalıştırmak için iki adet beş panelli, çarpraz biçimli güneş panelini kullanıyor; panellerin güneş ışığı toplayan alanı 800 feet kareye (75 metrekare) eşit. Uzay aracı, fırlatma sırasında yedi yakıt deposunda neredeyse 2.400 pound (1.090 kilogram) xenon taşıyordu. Fırlatmadan bu yana geçen üç yılda bu kaynağın yaklaşık üçte birini kullandı; hedefine ulaşmak ve iki yıllık ana bilim görevi sırasında asteroitin yörüngesinde dolaşırken uzay aracına destek olmak için önünde hâlâ yeterince xenon kaldı.

“Güneş enerjisiyle çalışan bir tahrik sistemi kullanmanın, görev tasarımcılarının dikkate alması gereken bazı benzersiz yönleri var,” JPL’deki Psyche görevi tahrik operasyonları baş mühendisi Steve Snyder, şunları söyledi: “Bir sonraki üç ay boyunca, tam güçle itme yapacağız; ardından uzay aracı uzaklaştıkça ve güneş panelleri daha az güneş ışığı alıp daha az elektrik üretmeye başladıkça yavaş yavaş yaklaşık yarım güce düşeceğiz.”

Psyche döndürme momenti

Gever tasarımcıları için dikkate alınması gereken başka bir husus da şudur: Hall etkisi roket motorları ne kadar yumuşak çalışırsa çalışsın, bunların kullanımı yolculuk boyunca tutarlı bir yönetim gerektiriyor. Roket motorları xenon iyonlarını dışarı atarken, ortaya çıkan manyetik alan iyonların döndürülmesine neden oluyor. Bu dönen iyonlar, denetlenmediği takdirde uzay aracının yön almasını bozabilecek küçük bir döndürme momenti ya da bükücü kuvvet yaratabiliyor.

Döndürme momentini dengelemek ve yarattığı fazla açısal momentumu absorbe etmek için Psyche uzay aracı, tepki çarklarının dönme hızını değiştirerek buna müdahale ediyor. Birkaç saat sonra mühendisler, uzay aracına roket motorunu kapatmasını, dönmesini ve ardından tepki çarklarında biriken momenti atmak için farklı bir roket motorunu farklı bir yönde birkaç dakika düşük güçle çalıştırmasını emrediyor.

“Bir itki mühendisi için, bu torkun yalnızca uzayda ve dünyada değil ölçülebildiği eğlenceli bir şey bu,” dedi Snyder. “Aslında bu, bu etkinin bir Hall iticisinde güç seviyesinin ve çalışma süresinin bir fonksiyonu olarak ve böyle uzun bir süre boyunca uzayda ölçülebildiği ilk kez; Psyche uzay aracı bunu test etmek için mükemmel bir laboratuvar.”

Güvenle seyir halinde

2029’da varınca, uzay aracı kendisini asteroit Psyche’nin yörüngesine yerleştirecek; bu da erken bir gezegenin yapı taşı sayılan bir planetesimalin kısmi çekirdeği olduğu düşünülen bir cisim. Uzay aracı, en geniş noktasında yaklaşık 173 mil (280 kilometre) çapında olan Psyche etrafında giderek alçalan, ardından yükselen bir dizi yörüngede asteroiti haritalayacak ve bilim toplayacak.

Asteroitin, kadim bir planetesimalin metalik çekirdeği olduğu kanıtlanırsa, Dünya gibi kayalık gezegenlerin iç yapısına dair eşsiz bir pencere sunabilir.

Mars yakın uçuşu, ekip için enstrümanları kalibre etmek ve asteroit Psyche’ye varmadan önce bir gezegen karşılaşması için prosedürleri uygulamak için inanılmaz bir fırsattı,” dedi Psyche görevinin baş araştırmacısı Lindy Elkins-Tanton, Kaliforniya Üniversitesi Berkeley Kampüsü’nden. “Şimdi güneş sistemining derinlerine, güneş ışığıyla güç alarak, güvenle seyir halindeyiz ve asteroit kuşağında gizemli yeni bir dünyayı keşfetmeye hazırız.”