Даглас Хёрли и Боб Бенкен в капсуле Индевор

Компания SpaceX ведёт стремительную разработку проектов сразу по нескольким направлениям. Первая ступень ракеты Falcon 9 после запуска полезной нагрузки в космос возвращается на Землю для повторного использования, подобное тестируют для прототипов Starship. На МКС корабль Crew Dragon доставляет экипаж, готовится второе поколение грузовиков Dragon. Рой спутников связи Starlink выдаёт больше сотни мегабит в секунду для реальных пользователей открытого бета-теста.

Все эти проекты требуют высокой степени автоматизации, за которую отвечает команда разработки программного обеспечения. Про неё специалисты SpaceX рассказывают с удовольствием: это не только важно для привлечения соискателей на открытые вакансии, но и интересно для всех остальных.

Сложность космоса

14 декабря 1966 года в беспилотном испытательном запуске Союзакорабль 7К-ОК1 встал на стартовой площадке: не сработала зажигалкана одном из двигателей. Автоматика остановила последовательность действий запуска до того, как ракета успела отделиться от поверхности стартового стола. Персонал приблизился к ракете для её осмотра и оценки возможности повторного запуска. Внезапно сработала система аварийного спасения (САС) Союза. Её пороховые двигатели бережно вынесли спускаемый аппарат на высоту 700 метров и отдали его во власть парашютов, но также зажгли разлившуюся горючую жидкость системы терморегулирования приборного отсека, который остался на Земле. Верхушка ракеты загорелась. Как вспоминает Черток, память о катастрофе Неделина заставила людей покидать стартовую площадку бегом. Погиб один человек.

Выяснение причин срабатывания САС на неподвижной ракете началось ещё до тушения стартовой площадки. Во время полёта ракета постоянно сравнивает отклонения инерциальной системы отсчёта от расчётной траектории. Если разница слишком велика, то срабатывает САС. Стоящая на стартовой площадке ракета всё же движется: она вращается с Землёй, а гироскопы привязанык звёздам. При проектировании аварийных систем Земля предполагалась неподвижной. За 27 минут набежало примерно 8 градусов, и на 32 пиротехнических заряда САС поступил сигнал зажигания.

Этот баг упустили из виду даже без сложностей современных компьютеров. Сегодня электроникой управляются все критические системы любого космического аппарата. Это уже даже не самый дорогой дефис в истории зонда Маринер-1 1962 года: в современных системах пространство для ошибок исчисляется десятками, сотнями тысяч строк кода. Любой заметный сбой программного обеспечения вызывает деградацию качества работы или вовсе приводит к потере аппарата.

Кажется, что зрелость направления и сама культура аэрокосмической разработки свели на нет любые детские ошибки. Но это не так. До сих пор ракеты взрываются с ошибкой преобразования переменной, марсоходы зависают с инверсией приоритета, а орбитальные зонды падают из-за значения не в той системе измерения. Даже Старлайнер, прямой конкурент Crew Dragon, не долетел до МКС из-за качества софта.


SpaceX выложила этот видеоролик с любовью к своей культуре проб и ошибок

На этом фоне любопытно выглядит пример SpaceX. Эта относительно молодая компания с заметными достижениями не случилась бы без программного обеспечения, которое быстро разрабатывают и тестируют небольшие команды.

Сокол на x86

Проблемы вызывает не только надёжность кода космос враждебен даже к железу. На Земле от радиации мы защищены магнитным полем и атмосферой. В космосе поток высокоэнергетических частиц с лёгкостью превратит единицу в ноль в ячейке памяти или вообще выведет из строя компоненты. Космическая микроэлектроника как минимум требует специальной сертификации, а иногда прибегает к специальным микросхемам, к примеру, на технологиях полупроводников кремния на сапфире.

В SpaceX игнорируют сформировавшееся щепетильное отношение к космическому оборудованию. Компания с момента основания выделялась своей любовью к относительно дешёвым компонентам. К примеру, в 2005 году журналисты сообщали, что в ракете Falcon 1 компьютеры общались по обычному кабелю Ethernet.

Как рассказывали (1, 2) инженеры SpaceX на конференции GDC 2015, на ракете Falcon 9 на каждой из ступеней установлены по три двухъядерных компьютера архитектуры x86. В каждом компьютере на каждом из двух ядер независимо друг от друга работает операционная система с полётным софтом. Также в ракете установлены микроконтроллеры архитектуры PowerPC. Они управляют разными исполнительными механизмами: двигателями, решётчатыми рулями и так далее.

Всё это оборудование объединено в систему actor-judge.

• Почти всё выражается в традиционном для ТАУ виде контура управления: много раз в секунду с датчиков приходят данные, по ним и прошлым состояниям системы принимается решение, компьютер выдаёт сигналы устройствам.
• Ядра выполняют вычисления независимо друг от друга. Результат работы двух ядер сравнивается. Если на обоих ядрах получился разный результат, этот инстанс команду не посылает.
• Микроконтроллеры получают команды от трёх разных компьютеров. Микроконтроллер решает, кому из трёх верить, и выполняет команду. При рассинхронизации компьютеров контроллер положится на тот, который был самым точным в прошлом.
• Успешный полёт Falcon 9 возможен всего с одним оставшимся компьютером из трёх.

Такая архитектура как упрощает тестирование на Земле, так и обеспечивает необходимый уровень устойчивости к радиации. Не нужны специальные дорогие микросхемы, у которых к тому же может оказаться архитектура, знакомая лишь небольшому числу разработчиков на рынке труда.

Управляющие компьютеры тестируют на так называемом стенде table rocket, ракете на столе. Мозги Falcon 9 раскладывают на плоской поверхности и соединяют так, как они работают в реальной ракете. Затем специалисты запускают полный симулированный полёт, следят за поведением системы, её производительностью и возможными отказами. Во время симуляции могут отключить один из полётных компьютеров, чтобы понять, как на это ответит ракета.

Также всю систему управления в состоянии виртуализировать одна рабочая станция, что делает возможными массовое автоматизированное тестирование и проверку кода для полёта всего за сутки.

Похожая система с тройной избыточностью установлена в космическом корабле Dragon, говорили на GDC 2015. В ответах 2020 года сотрудники туманно намекнули, что кораблём Crew Dragon управляет отдельный четырёхъядерный процессор, сравнимый по вычислительной мощности со смартфоном пятилетней давности.

Вообще, SpaceX не отчитывается о точных моделях процессоров. Возможно, контроллеры PowerPC это радиационно устойчивый RAD750, хорошо зарекомендовавший себя в марсоходах и зондах, а процессоры x86 промышленные встраиваемые решения с низким тепловыделением и скромной производительностью.

Но для космоса многого не нужно. Сама МКС управляется процессором Intel 80386SX-20 с математическим сопроцессором 80387. Даже на момент запуска станции это был продукт десятилетней давности.

В космос в браузере

30 мая компания SpaceX впервые запустила людей на орбиту. Наконец появилась вторая опция доставки экипажа на Международную космическую станцию. С 2011 года единственным решением для этого были российские Союзы.

Аудитория онлайн-трансляции обратила внимание, насколько корабль Crew Dragon выглядел крупнее трёхместной капсулы Союза. При схожем внутреннем объёме у корабля SpaceX 4 метра диаметра против союзовских 2,2 м. SpaceX изначально рекламировала корабль как семиместный, но НАСА будет запускать на пилотируемых Драконах четырёх астронавтов.

Кроме физических различий наиболее заметно было то, как управляли кораблём люди. Союз не отходит от традиций авиационно-космического машиностроения: экипаж нажимает на тумблеры и клавиши, а сигнальные табло выводят информацию. Крю Дрэгон всё делает по-своему. Для футуристичного корабля SpaceX основной элемент тачскрин.

Экраны Crew Dragon работают на браузерном движке Chromium, то есть интерфейсы созданы на HTML с использованием веб-компонентов, JavaScript и CSS. Внутри компании написали собственную реактивную библиотеку. Разработка интерфейсов идёт по методологии Agile с высокой планкой для покрытия юнит-тестами.


Скриншот браузерного симулятора стыковки.

Ещё до первого пилотируемого запуска SpaceX опубликовала браузерный симулятор стыковки Крю Дрэгона к МКС. Симулятор начинался как хобби двух разработчиков компании. Затем его решили закончить и опубликовали для широкой публики.

Симулятор остаётся симулятором: ничего общего с реальным кодом у него нет. Хотя оба продукта писала одна и та же команда, это два абсолютно разных проекта.

Всё это не значит, что космический корабль летает на JavaScript. Chromium на корабле используется только как средство отрисовки элементов пользовательского интерфейса. Слой взаимодействия с полётным программным обеспечением имеет все необходимые меры резервирования и находится за пределами дисплеев, говорят сотрудники SpaceX. Бэкенд написан на C/C++.

Обычный браузерный движок в космическом корабле дерзкое решение. В ответах сотрудники SpaceX заверяли, что вне зависимости от технологического стэка стандарты разработки одинаковы, принципы написания надёжного и производительного ПО не меняются, а для понимания возможных ошибок тестирование идёт под разнообразными условиями. На случай отказов есть соответствующие уведомления и процедуры. Наконец, к тестированию добавляются сотни часов обучения астронавтов на полётных симуляторах на Земле.

На всякий случай под тач-дисплеями расположены физические клавиши. Они предназначены для критических ситуаций, к примеру, пожара в кабине корабля. Также есть физические кнопки начатьи прерватьдля большинства операций, которые можно вызвать с дисплеев. НАСА разработало специальные требования к самим экранам, и решение SpaceX им соответствует.

Сотрудники SpaceX также объясняли, как они пришли к такому внешне нетрадиционному для аэрокосмической отрасли решению. Проект начинался как прототип для демонстрации образца дизайна для НАСА. Затем прототип с успехом запустили на реальном полётном железе. Разработчикам понравились современные функции, которые присутствовали в браузерном движке, да и разработчиков под него на рынке достаточно.


Диаграмма показывает, как код на JavaScript изолирован от основных систем управления телескопа Джеймс Уэбб

Если отвлечься от опыта SpaceX, то ничего возмутительного в выборе JavaScript для космической области нет. В случае космического телескопа Джеймс Уэбб код на JS будет выполняться прямо на аппарате. Он не будет напрямую контролировать, к примеру, двигатели, он будет лишь вызывать другие программы.

Почему в космосе нет звука?

Потому что ракета летает на Linux.

Софт Falcon 9 регулярно обновляют. Почти каждый запуск ракета летит с незначительно обновлённым кодом. Хотя обновления настолько часты, базу под каждый конкретный запуск специально не адаптируют. Этим занимаются другие отделы SpaceX, которые вносят свои коррективы в полётные конфиги: задают переменные ветра в день запуска, меняют пределы отказоустойчивости и так далее.

Crew Dragon управляется операционной системой Linux с патчем PREEMPT_RT для работы в реальном времени. В SpaceX не используют какой-то стандартный сторонний дистрибутив. В компании собрали собственное ядро и связанные с ним утилиты. За годы разработки ядро почти не модифицировали. Были лишь мелкие изменения и несколько специализированных драйверов для работы с аппаратным обеспечением.

Среди используемых проектов с открытым исходным кодом загрузчик операционной системы Das U-Boot, система сборки дистрибутива Buildroot, стандартная библиотека С++ и библиотека языка C Musl. Но вообще в SpaceX используют не так много написанного вне компании софта и выбирают открытые проекты только с максимально возможным качеством.

В SpaceX тесты пишут на Python, тестируют в LabVIEW, а летают на С++. При написании в С++ используют объектно-ориентированные техники языка, хотя предпочитают сохранять всё как можно более простым.

SpaceX на уровне кода закладывает возможность нормальной работы с потерей маршевых или маневровых двигателей с компенсацией алгоритмом. В конечные автоматы заложены всевозможные аварийные ситуации. К примеру, в конечный автомат корабля Дрэгон заложен автономный переход от сближения со станцией к уходу, если наблюдаются некоторые отказы.

Сотрудники SpaceX говорят, что в Dragon нет ИИ (вероятно, подразумеваются нейросетевые алгоритмы), хотя какое-то машинное зрение для навигации используется. Разработчики пояснили, что не исключают использование программ с машинным обучением когда-нибудь в будущем.

Starlink

Проект спутникового Интернета Starlink это ещё больше компьютеров. В каждом запуске ракета Falcon 9 выводит на орбиту 60 спутников, которые содержат более 4 тысяч компьютеров на Linux. SpaceX вывела на околоземную орбиту десятки тысяч нод на Linux и более тысячи микроконтроллеров.


Анимация показывает, как раскрывается солнечная панель спутника

Полгода назад Starlink генерировал около 5 ТБ телеметрии в сутки, и группировка стала лишь крупнее. Растёт число спутников, идёт работа над уменьшением объёма пересылаемых данных. Чтобы снизить объём данных, которые хранятся на борту и пересылаются на Землю, часть проблем диагностируются на самом устройстве.

Каждый из спутников Starlink снабжён двигателем на эффекте Холла. За счёт него спутник занимает нужную позицию в рое и уходит от столкновения с космическим мусором. Но эти манёвры ещё нужно правильно выполнить, а отдел управления у крупнейшей группировки спутников крошечный.

Поэтому программисты озадачились тем, как избегать столкновений и управлять положением спутников автоматически. В разработанной системе спутникам задают, в какое окно нужно попасть и они самостоятельно отправляются туда. Также несколько раз в сутки спутники получают с Земли данные по сближениям с другими объектами на орбите. Затем спутники самостоятельно вычисляют нужные манёвры и уходят от космического мусора.

Дублирование внутренних систем в случае спутника Starlink выполняется лишь до определённого предела. Из-за общего числа спутников отряд не заметит потери бойца. При отказе одной ноды пользователь на Земле будет подключаться к другому видимому в небе спутнику.

При разработке и тестировании каждый из спутников флотилии Starlink рассматривают не как отдельный спутник, а как сервер в дата-центре. Часть задач критически важна: это управление, обновление программного обеспечения, питание и безопасность. Под эти приложения пишутся отдельные тесты. Многие другие функции допускают более гибкий подход, похожий на разработку веб-сервисов. Поэтому команда разворачивает тестовый билд на небольшое число спутников и сравнивает, как они себя ведут в сравнении с остальной группировкой. Далее при возникновении проблем софт улучшают или откатываются к предыдущей версии.

Этот процесс тестирования нужен для быстрого улучшения системы. Разработчики SpaceX утверждают, что много раз так удавалось найти и исправить отказы, которые на Земле предугадать было невозможно.

Спутник Starlink пропускает через себя пользовательские данные, и компьютерный взлом угрожает прослушкой. В SpaceX предусмотрели этот случай и добавили оконечное шифрование. Также каждый из компонентовспутники, шлюзы и пользовательские терминалыисполняет только подписанный код, поэтому надолго в системе злоумышленнику не прописаться.

Культура разработки

Большая часть инженеров программного обеспечения SpaceX работает в Сиэтле (штат Вашингтон) и Хоторне (Калифорния), часть из офисов в Техасе.


Команда разработчиков ПО SpaceX, 2013 год

Традиционную аэрокосмическую отрасль повергает в шок и скорость разработки, и размер подразделений SpaceX. Как в 2019 году заявил (подкаст, отметка 44:00) главный директор по программному обеспечению ВВС США Николас Чайллан, там, где у государственных агентств потребовалось бы как минимум 2,5 тысячи программистов, SpaceX нанимает 50. При этом команда разработчиков пишет софт на девять разных аппаратов и проверяет код за 24 часа.

SpaceX пытается привлекать разработчиков из игровой индустрии. На GDC 2015 представители компании говорили, что у обладетелей диплома с направлением computer science навыков управления памятью нет. Неожиданно, но для космоса подходят темп работы и методы оптимизации игровых разработчиков. Как говорит Илон Маск, по сравнению с MMO стыковка двух кораблей это элементарно просто.

В рамках AMA на Реддите в 2013 году сотрудники рассказали про структуру отделов разработки программного обспечения.

• В команде полётного программного обеспечения 7 лет назад было 35 человек. Примеры деятельности отдела: программы для ракеты Falcon 9, прототипа для отработки посадки первой ступени Grasshopper и космического корабля Dragon. Команда пишет основные компоненты для этих платформ, тестирует полётный код, разрабатывает программное обеспечение для связи и анализа данных на наземных станциях. Иногда эти сотрудники помогают в местном ЦУПе обеспечивать полёт.
• С продуктами отдела разработки внутреннего корпоративного софта сталкиваются все сотрудники SpaceX. Основное направление внутреннее веб-приложение компании. Через него, к примеру, создают заказы на оборудование, проводят инвентаризацию и отслеживают часы работы. Для всего этого есть сторонние решения, но в SpaceX предпочитают самописную систему. Стэк разработки типичное веб-программирование начала десятых годов: C#, MVC4, EF, SQL; Javascript, Knockout, Handlebars, LESS; REST API, положительно охарактеризованный сотрудниками как super sexy.
• В 2013 году 9 человек писали софт для полётных компьютеров, которые не летают. Чтобы управлять космическим аппаратом из современного ЦУПа, нужно передавать много данных в высокораспределённых системах. Эта команда разработчиков реализует сложные пользовательские интерфейсы со строгими требованиями.
• Команда тестирования авионики работает с конструкторами авиационной электроники и пишет программы для тестирования аппаратного обеспечения. Такой софт обычно работает во время механических тестов в реальной среде. Цель этого отдела автоматизация поиска проблем с оборудованием.

Компания постоянно нанимает разработчиков и инженеров, и далеко не для каждой позиции нужно специальное образование. В офисах SpaceX звучит много разных акцентов, в том числе с пространства бывшего СССР. В компанию могут нанять не только обладателя американского паспорта, хотя ограничения режима контроля экспорта технологий военного назначения существуют. Для найма иностранцу потребуется вид на жительство грин-карта США. На её получение с нуля уйдёт несколько лет. Если гринка уже есть, то вопрос лишь в умении показать уровень квалификации на собеседовании.

Глава и технический директор SpaceX Илон Маск известен своей нелюбовью к 40-часовым рабочим неделям. Он неоднократно заявлял, что работает по 80120 часов в неделю. Каков поп, таков и приход. Частая жалоба на Glassdoor про SpaceX плохой баланс жизни и работы. В анонимных отзывах сотрудники и стажёры говорят про частое выгорание и ставшие нормой 12 часовые смены.

В гостях у НАСА: изучаем первый зонд, разработанный для защиты Земли от опасных астероидов. Его запуск запланирован уже на следующий год.

Лучшее, на что мы можем надеяться для защиты от астероидов-убийц это белый куб размером со стиральную машину, находящийся в полуразобранном состоянии в чистой комнате в штате Мэриленд. На прошлой неделе я прибыл в Лабораторию прикладной физики университета Джонса Хопкинса, обширный научно-исследовательский центр, где большинство исследователей работают над государственными проектами, о которых они не могут рассказывать. Тогда у космического корабля отсутствовали две боковые панели, его ионный двигатель очищали, а основная камера лежала в холодильнике в коридоре. Обычно стерильное складское помещение кишело бы техниками в чистых белых защитных костюмах, хлопочущими над кораблём однако в тот день большинство из них было с другой стороны стекла. Они пытались заставить недостроенный куб связаться с массивной параболической антенной, расположенной в другом конце страны.

Следующим летом эта же самая антенна, находящаяся в Калифорнии, станет главным связующим звеном с космическим кораблём, который будет стремительно двигаться к первой в своём роде самоубийственной миссии. Цель эксперимента DART (Double Asteroid Redirection Test, испытания перенаправления двойного астероида) столкнуть куб с небольшим астероидом, движущимся по орбите вокруг большего астероида, расположенного в 11 млн. км. от Земли. Пока никто точно не знает, что произойдёт после столкновения зонда с целью. Мы точно знаем, что от корабля ничего не останется. При этом он должен суметь изменить орбиту астероида достаточно сильно, чтобы это можно было заметить с Земли, и продемонстрировать тем самым, что подобный удар может отклонить приближающуюся к нам потенциальную угрозу. Ну а всё остальное из разряда обоснованных предположений. Именно поэтому НАСА и хочет вдарить по астероиду роботом.

По подсчётам астрономов, в нашей Солнечной системе прячется порядка 16 000 астероидов диаметром от 140 до 1000 м. Целями DART будут Диморф и Дидим, вокруг которого тот вращается. Первый находится в нижней части этого диапазона, а второй в верхней. Если бы любой из них столкнулся с Землёй, это привело бы к региональным катастрофическим разрушениям, аналога которым не было за всю историю планеты. Уже открыто более тысячи астероидов диаметром больше Дидима и Диморфа вместе взятых, и если любой из них столкнётся с Землёй, это может привести к массовому вымиранию и падению цивилизации. Шансы на это крайне малы, но, учитывая серьёзность последствий, НАСА и другие космические агентства хотят быть готовыми к этому просто на всякий случай.

Плюс в том, что учёные считают возможным отклонить астероид-убийцу, если его обнаружат достаточно рано. Гарантий этому нет астероиды подкрадываются к Земле с неприятной регулярностью однако за много лет было сделано достаточно предложений на тему подходов к решению этой проблемы. Наиболее практичные идеи предлагают устроить взрыв астероида или столкновение с ним. Но чтобы они оказались эффективными, учёным нужно лучше представлять реакцию астероида. Поэтому они построили DART зонд для глубокого космоса, задачей которого будет самоуничтожиться, чтобы доказать работоспособность идей.

Все знают, что в астероид можно врезаться, говорит Джастин Атчисон, проектировщик миссии DART из лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса. Однако существует большая разница между тем, чтобы сказать, что это возможно, и реально сделать. В процессе учишься довольно многому.

Энди Ривкин, один из двух ведущих исследователей миссии DART, удивительно равнодушно относится к задаче создания космического корабля, способного спасти планету. Меня вообще не пугает столкновение с астероидами, говорит он. Мы неплохо представляем себе шансы на это, и в ближайшее время таких проблем у нас не предвидится. Задача связана с работой на отдалённое будущее, в котором людям может понадобиться такой инструмент и мы его для них создаём.

В типичной миссии НАСА человек в положении Ривкина отвечал бы за управление стайкой учёных, желающих использовать космический корабль для своих исследований. Однако главная миссия DART не научная. Это демонстрация, которая должна продемонстрировать возможность отклонения астероида, заодно проверив некоторые новые технологии.

Вообще, разработчики космических кораблей пытаются свести риски к минимуму, из-за чего обычно используется оборудование, уже показавшее себя в условиях космоса, а новые технологии стараются не испытывать. Поскольку на вес этих аппаратов накладываются строгие ограничения, инженеры не могут просто взять и добавить кораблю лишних компонентов, чтобы испытать их по ходу дела. В связи с этим проект DART выглядит ещё более необычным, поскольку многие из его критически важных технологий впервые отправятся в космос. А поскольку главная цель DART разбиться, а не собрать научные данные, у инженеров есть больше свободы манёвра в плане веса аппарата поэтому он сможет нести на себе некоторые технологии просто для того, чтобы испытать их в работе.

Когда я присоединилась к проекту, я сразу заметила, что мы собираем целую гирлянду новых технологий, и сказала: Нет, мы это не потянем, говорит Елена Адамс, ведущий инженер DART, пришедшая в команду после опыта работы в таких миссиях, как солнечный зонд Паркер и космический аппарат Юнона. Однако новая технология может доказать свою работоспособность, только отправившись в миссию и показав себя в работе.



Окно запуска DART откроется в следующем июле, перед самым близким подходом астероида к Земле всего на 11 млн. км. Разгонит зонд, отправив нужным курсом, ракета SpaceX Falcon 9, и он около года будет мчаться по Солнечной системе со скоростью 104 000 км/ч. Хотя специалисты из центра управления смогут вмешаться в полёт DART вплоть до того, как до столкновения останется всего несколько минут, корабль проектируют так, чтобы его миссия могла пройти с минимальным вмешательством человека.

Отделившись от ракеты Falcon 9, DART развернёт свои солнечные панели. Панели закреплены на эластичном материале, который натянется между парой балок с двух сторон корабля. По сравнению с обычными солнечными панелями такая системам будет весить в 5 раз меньше. Солнечные массивы позволят нам отправлять множество миссий к внешним планетам, говорит Адамс. Каждый сэкономленный килограмм в космосе это большое дело.

Механизм развёртывания солнечных панелей испытали на МКС в 2017-м, однако его впервые будут использовать с настоящими солнечными элементами. Подготовив источник энергии, корабль начнёт подводить электричество от панелей к ионному двигателю, также находящемуся на борту. Ионные двигатели при помощи электричества выбивают электроны из топлива, ионизируя его. Положительно заряженный газ отталкивается от электрического поля и ионы вылетают из двигателя, двигая его вперёд.

Ионные двигатели не дают большой тяги, однако обладают гораздо большей эффективностью по сравнению с ракетными двигателями, сжигающими топливо. DART будет использовать 12 небольших обычных двигателей на химическом топливе для корректировки курса и смены ориентации, однако параллельно будет испытываеть коммерческий вариант нового ксенонового двигателя от НАСА: NASA Evolutionary Xenon Thruster, или NEXT-C. Этот двигатель разрабатывают уже почти двадцать лет, но его ещё только предстоит испытать в космосе. Его рабочая мощность втрое превосходит мощность других двигателей, использованных НАСА в миссиях в глубоком космосе, и он примерно в 10 раз эффективнее обычных двигателей на химическом топливе.

По словам Атчисона, реальный потенциал двигателя NEXT-C связан с его способностью варьировать силу тяги в широких пределах большинство ионных двигателей ограничены узким диапазоном. Так что вместо того, чтобы нести на себе множество двигателей для разных этапов миссии, космический корабль может обходиться одним. Он просто переключит свой единственный двигатель на верхнюю передачу, приближаясь к Солнцу, где полно фотонов для преобразования в электричество, а потом, отдаляясь от светила, будет переходить на нижние.

NEXT-C будет использоваться для кратковременных испытаний, и представляет собой запасной вариант основной двигательной системы. Важно доказать работоспособность системы в космосе после таких долгих испытаний в лаборатории. Во время пролёта зонда ионный двигатель будут использовать только для корректировки курса DART или небольших демонстраций, немного изменяющих траекторию зонда, а потом возвращающих её обратно. После демонстрации откроется возможность использовать его во множестве разных миссий, говорит Атчисон. Это очень классная технология.

Солнечные панели также обеспечат питанием радиоантенну DART, которую тоже впервые будут испытывать в космосе. Поскольку это плоская круговая антенна, её будет проще вывести в космос, чем крупные параболические тарелки, обычно необходимые для того, чтобы космический корабль мог позвонить домой. Все данные, отправляемые на землю, будут обрабатываться программируемыми пользователем вентильными матрицами, или ППВМ. В отличие от компьютеров общего назначения, эти чипы специально разработаны для эффективного выполнения конкретных задач. Это важно для DART ему нужно будет вести много точных расчётов для попадания в цель.

На завершающем этапе подлёта он будет передавать изображения с камеры на Землю, вплоть до момента за несколько секунд до столкновения. Одновременно другому компьютеру нужно будет обрабатывать эти изображения и подавать на вход специальной автономной навигационной системе корабля, Smart Nav. Алгоритмический пилот DART частично основан на системах, разработанных для наведения на цель ракет на Земле. Но он был изменён так, чтобы направлять космический корабль в центр астероида. Smart Nav наша отличительная ключевая технология, позволяющая столкнуться с астероидом, говорит Адамс.



Большую часть путешествия DART, по сути, будет лететь вслепую. Хотя его и обеспечат оборудованием для отслеживания звёзд, по которому он сможет определить своё местонахождение в Солнечной системе по расположению звёзд из нашей галактики, цель свою он увидит, только когда до столкновения останется всего месяц. И даже тогда он не сможет разглядеть Диморф только Дидим, более крупный хозяин системы, будет различим в виде одного пикселя. Диморф станет видно только за час до столкновения.

Драко постоянно будет передавать нам изображения, каждую секунду, говорит Адамс, имея в виду бортовую камеру корабля. Это будет очень скучное видео из одного пикселя. Удивительно чтобы нам увидеть этот пиксель, нужно будет увеличивать изображение, но к тому моменту система навигации уже начнёт направлять на него корабль и зафиксируется на нём.

В этот момент уже будет слишком поздно вносить изменения в траекторию из центра управления с Земли. Успех миссии будет зависеть от возможности алгоритмов Smart Nav удерживать крохотный астероид в центре поля зрения и наводить корабль на цель. Команда DART много часов потратила на симуляцию сближения корабля и астероида, обучая алгоритм распознавать и фокусироваться на астероиде, когда его ещё едва видно. Это мучительно скучный способ времяпрепровождения, но он совершенно необходим для успеха миссии. Если зонд не будет знать, как распознать свою цель, он может спутать её с пылинкой на объективе или нацелиться на главный астероид, а не на его спутник.

Создание камеры, способной удовлетворить суровым требованиям миссии, заканчивающейся столкновением с астероидом задача серьёзная. Драко, в первую очередь, инструмент навигации, что означает, что её фотографии должны быть чрезвычайно точными. Проблема в том, что оптические устройства крайне чувствительны к изменениям температуры. Охлаждаясь, всё начинает сдвигаться, говорит Зак Флетчер, системный инженер Драко. Даже мелкое изменение оптической системы Драко сдвиг основной и вспомогательной камеры на один микрометр относительно друг друга может расфокусировать картинку и ослепить DART. Поэтому в оптике камеры используется особое стекло, не испытывающее искажений при изменении температур. Оно совершенно другое, говорит Флетчер. На Земле бы такое стекло не стали использовать.

После того, как Драко будет полностью собран, Флетчер с командой несколько недель будут подстраивать камеру для подготовки к запуску. Они будут использовать интерферометры лазерные системы чрезвычайной точности для измерения микроскопических искажений в оптике Драко, пока та расположиться в камере, воспроизводящей леденящую температуру открытого космоса. Камеру нужно будет идеально подстроить, чтобы она смогла распознать тусклую систему Дидима с расстояния в миллионы километров. При этом она должна уметь передавать чёткие изображения космических камней обратно на Землю. Мы хотим попытаться получить как можно больше данных, чтобы увидеть не самые яркие части астероида, говорит Флетчер. Камера должна уметь работать в большом динамическом диапазоне, что является сложной задачей ещё и потому, что никто из команды DART точно не знает, с чем может столкнуться космический корабль по прибытию.

Одна из уникальнейших особенностей миссии связана с тем, как мало на самом деле её архитекторы знают о цели. Дидим открыли в 1996-м, и астрономы тогда подозревали, что у него может быть спутник, однако подтвердили его существование только в 2003-м. Диаметр Дидима составляет около 800 м, что гораздо больше Диморфа его диаметр всего около 150 м. Диморф слишком тусклый, чтобы его можно было увидеть в телескопы с Земли напрямую, как и основной астероид большую часть времени. Когда в следующем году Дидим подойдёт к нам достаточно близко для возобновления наблюдений, он будет в 100 000 раз менее ярким, чем самая тусклая звезда, которую можно ночью увидеть невооружённым глазом.

То немногое, что мы знаем о Дидиме и Диморфе, получено благодаря наблюдениям с наземных оптических и радиотелескопов. Астрономы догадались о наличии у Дидима спутника только потому, что его яркость падает через регулярные интервалы, что говорит о наличии объекта на его орбите. Большую часть информации о системе Дидима мы получили во время наблюдений 2003, говорит Кристина Томас, астроном из Североаризонского университета, лидер рабочей группы DART по наблюдениям. Окно наблюдений за системой Дидима открывается раз в два года, и когда появилась идея сделать DART, мы стали следить за ней регулярно.

История DART начинается ещё с проекта "Дон Кихот" корабля, сталкивающегося с астероидами, предложенного Европейским космическим агентством в начале 2000-х. Идея была в том, чтобы отправить одновременно два корабля, и пока один сталкивается с астероидом, второй должен за этим наблюдать. Потом предполагалось изучить изменение траектории движения астероида вокруг Солнца после удара. В итоге ЕКА решило, что миссия будет слишком дорогой и отказалось от неё. Через несколько лет Национальные академии науки, инженерного дела и медицины, назначающие приоритеты различным научным дисциплинам, опубликовали отчёт с настойчивой рекомендацией реализовать миссию по столкновению с астероидом. Вопрос был в снижении её стоимости.

Свежая идея о недорогой миссии пришла в голову Энди Чэну, ныне главному научному консультанту лаборатории прикладной физики, одному из главных исследователей мисси DART, когда он однажды утром, вскоре после публикации отчёта, занимался рабочими делами. Я вдруг подумал, что мы должны реализовать проект на двойном астероиде, потому что тогда не понадобится второй космический корабль для наблюдений за отклонением, говорит Чэн. Мы сможем делать это с Земли, с наземных телескопов.

Оставалось найти цель. В космосе не так уж много двойных астероидов, и лишь малая их часть проходит достаточно близко к Земле для того, чтобы их было видно в наземные телескопы в момент столкновения с космическим кораблём. Ещё меньшее их количество достаточно малы для того, чтобы корабль смог заметно изменить их орбиту. К тому времени, как Чэн с командой проредили список возможных целей, у них осталось всего два подходящих варианта, одним из которых был Дидим. Этот вариант лидировал с большим преимуществом, говорит Чэн. Поэтому они с небольшой группой коллег составили предложение и прорекламировали эту идею НАСА в 2011-м. Агентство размышляло недолго. К 2012 году DART официально внесли в бюджет.

Выбрав Дидим целью, астрономы начали следить за этой системой во время её подходов к Земле каждые два года. Мы поняли, что нам нужно максимально хорошо изучить поведение системы до столкновения, перед тем, как мы навсегда изменим её параметры, говорит Ривкин. Первое наблюдение за Дидимом с 2003 года началось в 2015-м, и с тех пор проводится каждые два года.

На основе предыдущих наблюдений астрономы знают, что Диморф облетает Дидим примерно раз в 12 часов, и имеет диаметр порядка 150 м. Всё остальное остаётся загадкой. Перед тем, как Дидим стал целью DART, смысла наблюдать за ним не было по крайней мере, в обозримом будущем, он не представляет угрозы для Земли. Мы вообще не представляем, как выглядит Диморф, говорит Адамс. Мы видели только Дидим.

Как же планировать миссию столкновения с астероидом, если даже не знаешь, как он выглядит? При помощи симуляций множества и множества симуляций. Наиболее важные из неизвестных параметров, которые команда DART должна смоделировать перед запуском это форма Диморфа и его состав, поскольку эти факторы играют большую роль в определении влияния столкновения на траекторию. К примеру, астероид в форме собачьей косточки поведёт себя не так, как сферический астероид, а кораблю будет сложнее найти у него центр и попасть в него. Судя по различным свидетельствам, многие астероиды представляют собой не твёрдые тела, а просто кучи обломков, удерживающихся вместе за счёт гравитации. Размер и распределение этих обломков определит то, как удар DART на них повлияет, поскольку находящиеся рядом с местом удара булыжники улетят в космос. Оттолкнувшись от астероида, они ещё сильнее изменят его траекторию.

Моделирование различных возможных форм позволит DART автономно принять решение о том, куда нацелить свой удар. Смоделировав вклад разных форм и составов астероида, учёные смогут сравнить результаты симуляций с реальными данными по столкновению. Команда DART работала с командой планетарной защиты из Ливерморской национальной лаборатории, симулируя различные сценарии столкновений на двух суперкомпьютерах лаборатории. Такие сценарии лаборатории не в новинку там симулируют результаты взрыва астероидов при помощи ядерных боеголовок. Изучая то, как обломки разлетаются с астероида, они смогут лучше понять, из чего он состоит, и как его состав влияет на изменение траектории. Если нам когда-нибудь понадобится запустить реальную миссию по защите планеты, критически важно будет точно предсказать реакцию астероида на удар.



Данные по столкновению будет собирать единственный прибор из всех, не предназначенный для наведения корабля на цель или передачу данных на Землю. Это итальянский микроспутник под названием LICIACube, который будет вытолкнут всего за несколько минут до столкновения DART с астероидом. Вскоре после этого LICIACube пролетит мимо астероида и сделает снимки последствий. Эти снимки помогут учёным подтвердить свои модели. Микроспутник будет находиться довольно далеко от астероида, поэтому его снимки будут не очень чёткими. Однако это будет лучше, чем ничего а именно ни с чем НАСА могло остаться, когда ЕКА отказалось от этой миссии в 2016-м.

Хотя изначально DART должен был быть отдельным проектом НАСА, Чэн и разработчики миссии вскоре заключили партнёрское соглашение с ЕКА на проведение совместной миссии оценки столкновения и отклонения астероида (Asteroid Impact and Deflection Assessment). Планировалось, что европейцы сделают зонд AIM, который запустится перед DART, и проведёт разведку астероида за несколько месяцев до прибытия основного корабля. А когда DART ударится о поверхность, AIM будет наблюдать за тем, что произойдёт.

Несмотря на активную поддержку миссии AIM со стороны членов ЕКА, в 2016 году всё развалилось, когда они не выделили на эту программу бюджет на голосовании. Есть длинный список миссий, которые начинались в виде партнёрства НАСА и ЕКА, а потом разваливались, потому что одна из сторон не могла выполнить свои обязанности по разным причинам, говорит Чэн. Мы предложили сделать эти миссии независимыми, так, чтобы любую из них стоило продолжать даже после отказа другого партнёра. Такой подход оказался предусмотрительным.

Вплоть до 2018 года казалось, что DART всё будет делать в одиночку. Затем итальянское космическое агентство сделало НАСА предложение взять с собой один из изготовленных им микроспутников. Руководителям НАСА идея понравилась, и LICIACube добавили к миссии. Вскоре после этого ЕКА вышло с преемником AIM аппаратом Гера. Идея состояла в том, чтобы отправить небольшой корабль с двумя микроспутниками на орбиту вокруг системы Дидима, чтобы понаблюдать за последствиями миссии DART. Хотя новый зонд от ЕКА не успеет к главному событию, поскольку не будет готов к запуску до 2024 года, когда он всё же прибудет, он сможет измерить кратер, оставленный DART, и провести подробные измерения Диморфа, чтобы понять, как удар повлиял на него.

Тем временем сеть телескопов будет следить за системой Дидима с Земли. Они начнут наблюдения за много месяцев до того, как DART долетит до цели, и их наблюдения будут критически важными для определения местоположения спутника астероида. Команде совершенно не нужно, чтобы Диморф оказался на другой стороне Дидима, когда к нему подлетит корабль тогда последний просто столкнётся не с тем астероидом. К тому времени, как DART подлетит достаточно близко для того, чтобы самостоятельно определить параметры орбиты спутника, будет уже поздно жать на тормоза. Ривкин говорит, что итоговой наблюдательной кампании перед запуском, которую начнут весной, будет достаточно для того, чтобы с нужной точностью определить параметры орбиты, и гарантировать, что Диморф окажется в нужном месте в нужное время.

Томас говорит, что есть даже шансы на то, что наземные телескопы смогут увидеть само столкновение. Если у нас будет такая возможность, она, скорее всего, будет выглядеть, как вспышка света, говорит она. Это будет здорово.

Но даже если телескопы не зафиксируют вспышку от столкновения, у них всё равно будет важная роль в наблюдениях последствий. Ведь весь смысл операции определить, как космический корабль может изменить траекторию астероида, столкнувшись с ним. Столкновение DART добавит всего порядка 10 минут к 12-часовой орбите вокруг Дидима. Однако этого будет достаточно для того, чтобы Томас с командой астрономов смогли увидеть разницу, наблюдая за изменением яркости астероида, вокруг которого вращается Диморф. Эти данные, как и изображения с LICIACube, помогут учёным уточнить модели столкновения с астероидом, пока Гера не соберёт дополнительных данных. Команде важно максимизировать количество данных, собранных непосредственно после столкновения, поскольку в следующие 40 лет система Дидима будет находиться от Земли дальше, чем сейчас.

Миссией DART руководит НАСА, но защита планеты по своей природе задача глобальная. В 2016 году НАСА организовало координационную службу планетарной защиты со штаб-квартирой в Вашингтоне, чтобы совместно работать со смежными программами мировых космических агентств. Пока что большая часть работы по защите планеты заключалась в координации кампании по наблюдению во всём мире за потенциально опасными астероидами и постройке их траекторий. Люди продолжают искать астероиды потому, что чем раньше что-то обнаружишь, тем больше времени у тебя будет на то, чтобы что-то с этим сделать, говорит Ривкин.

После того, как в конце 1980-х мы едва разминулись с астероидом, способным уничтожить цивилизацию, Конгресс США озадачил НАСА расчётами того, насколько серьёзно астероиды угрожают жизни на Земле. В официальном отчёте агентства была нарисована жуткая картинка, и было внесено предложение выделить бюджет для решения этой проблемы начиная со скрупулёзных поисков всех потенциально опасных астероидов в Солнечной системе. Хотя вероятность встречи Земли с крупным астероидом или кометой в течение года чрезвычайно мала, отмечалось в отчёте, последствия такого столкновения выглядят настолько катастрофическими, что кажется разумным оценить природу угрозы и приготовиться к её отражению.

Два года спустя Конгресс США поручил НАСА найти 90% астероидов в Солнечной системе диаметром более 1 км. Подобные астероиды почти наверняка вызовут массовое вымирание после столкновения с нами. В 1998-м агентство официально начало поиски, и к 2010-му выполнило поставленную задачу. Однако астероиды диаметром менее 1 км тоже могут причинить серьёзные локальные разрушения. Поэтому в 2005 году Конгресс США расширил полномочия НАСА и поставил задачу найти к концу 2020-го 90% астероидов диаметром больше 140 м (это сравнимо с высотой гостиницы Ленинградская на Комсомольской площади в Москве).

Но, даже если агентство выполнит и эту задачу, в оставшиеся 10% могут войти сотни незамеченных астероидов. Кроме того, найти смертельный космический камень в Солнечной системе это половина дела. Хотя НАСА нашла почти их все, на расчёт их орбит могут уйти годы. Поэтому не просто существует много больших астероидов, которые мы не заметили даже замеченные нами астероиды могут представлять для нас угрозу, пока мы не предскажем их траектории с достаточной точностью.

В случае реальной астероидной тревоги критически важным фактором, определяющим успех такой миссии по спасению мира, как DART, будет то, насколько заранее мы обнаружим этот астероид. Это важно по нескольким причинам. Во-первых, для поготовки космического корабля к запуску требуется много времени. Переход от концепции до почти достроенного корабля занял у DART почти десять лет. Адамс говорит, что этот процесс можно ускорить, если бы в нашу сторону действительно направлялся астероид, способный стереть с лица планеты страну. Если вы пытаетесь защитить Землю, вы не будете отправлять в полёт столько новых технологий, говорит она. Мы узнали уже столько всего, что, как мне кажется, в следующий раз мы управимся быстрее.

Ещё один фактор связан с тем, насколько реально корабль может изменить орбиту астероида. Диморф не такой уж большой по сравнению с другими астероидами, однако и DART не самый большой корабль. Даже столкнувшись с астероидом на скорости 6 км/с, он его едва сдвинет его орбита изменится не более, чем на миллиметр в секунду. В зависимости от того, какая временная фора у вас есть, этого может оказаться вполне достаточно, или очень мало, говорит Ривкин. В деле планетарной защиты время самое важное.

Команде из лаборатории осталось ещё многое доделать перед тем, как корабль будет готов к запуску следующим летом. После того, как команда подтвердит, что DART может отправлять и получать данные посредством сети дальней космической связи НАСА, нужно будет тщательно проработать процедуру запуска при помощи компьютерных симуляций. Будут отработаны такие вещи, как разрядка аккумуляторов перед запуском и отслеживание развёртывания солнечных панелей.

Цель получить базовые параметры работы космического корабля перед тем, как подвергать испытаниям по взаимодействию с окружением. Этот процесс инженеры называют shake and bake [потрясти и запечь; также это бренд панировочных сухарей / прим. перев.]. DART будут трясти на большой вибрационной платформе до 3000 раз в секунду для симуляции стартовых нагрузок, а также периодически подвергать воздействию высоких температур в камере, симулирующей воздействие космического вакуума. Когда DART пройдёт все испытания, команда сделает ещё один прогон всего оборудования, чтобы убедиться, что оно работает правильно. Если всё будет хорошо, корабль в мае отправят на военно-воздушную базу Ванденберг в Калифорнии, где он пройдёт окончательные проверки перед тем, как техники компании SpaceX погрузят его в ракету для запуска.

Инженеры космических кораблей часто привязываются к своим детищам; ведь часто они работают над одним и тем же проектом годами, а некоторые ещё несколько лет будут изучать данные, которые корабль передаст на Землю. Но все члены команды DART, с кем я беседовал, с энтузиазмом относятся к идее уничтожить своего бесстрашного робота. Часть меня всегда ликует, когда удаётся что-нибудь разбить или взорвать, говорит Чэн. Флетчер соглашается: У меня бывают кошмары, в которых корабль долетает до астероида, и с ним ничего не происходит. Это был бы провал. Не могу дождаться, когда его уже уничтожат.

Примечательно, что команда сумела сохранить график подготовки к запуску во время пандемии, но Адамс говорит, что они быстро нашли способы обойти новые ограничения. Люди, которым нужно было собирать корабль в мастерской, работали посменно небольшими группами, а остальные совместно работали над симуляциями удалённо. Этой зимой и весной ситуация усложнится всей команде нужно будет присутствовать лично для проведения симуляций. Они уже начали планировать будущую работу с учётом протоколов соблюдения социальной дистанции.

Риск столкновения с астероидом, как и риск пандемии, кажется маловероятным и абстрактным до тех пор, пока не случится. Главное тут знать, как быстро и решительно отреагировать на это даже перед лицом неблагоприятных обстоятельств. Именно с этим связана миссия DART. Нас не остановит ни коронавирус, ни что-либо ещё, говорит Адамс. У нас есть одна цель, и мы её достигнем.

^{Астероид Психея внимательно смотрит на тебя, %username%}

О некоторых научных проектах можно писать романы, настолько они интересны. Ну а фактуру для этих романов стоит брать прямо здесь, на Хабре. Отличный пример миссия Психея (Psyche), история которой началась в 2014 году, когда группа ученых предложила НАСА отправить роботизированную станцию на очень необычный металлический астероид Psyche.

Почему необычный? Ну, его диаметр составляет 250 км, и это один из самых больших астероидов в нашей Солнечной системе. А состоит он, как выяснилось, почти полностью из железа. Скорее всего, астероид является металлическим ядром протопланеты, каменная оболочка которой была разрушена из-за катаклизма или целой их серии.

Где он находится и кто его открыл?

Не так далеко, как могло бы быть в основном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Орбита каких-то 2,5-3,3 АЕ от Солнца, т.е. примерно 370 млн км.

Открыли его не вчера, не год и даже не десять лет назад. Впервые обнаружил это космическое тело итальянский астроном Аннибале де Гаспарис. Название Психея астероид получил в честь греческой богини Психеи, жены Купидона-Эрота. Открыть-открыли, но особого значения небесному телу никто не придавал. Телескоп Хаббл помог узнать состав астероида группа ученых обнаружила, что он состоит почти полностью из железа и никеля.


Кто-то в НАСА подсчитал, что если продать все это железо и никель по рыночной стоимости, то можно получить 10 квинтиллионов долларов США. Это в несколько тысяч раз больше, чем объем экономики нашей планеты. На текущий момент Психея единственный подобный астероид в нашей Солнечной системе.

Ну железно-никелевый он, и чего?

Дело в том, что и НАСА, и другие научно-исследовательские организации, а также бизнес поддерживают идею добычи полезных ископаемых в космосе. И как раз этот астероид идеальный вариант для того, чтобы начать. Находится он не так далеко от Земли, так что регулярные полеты к нему будут стоить не совсем уж безумных денег. А если учесть удешевление полетов за счет идей инженеров SpaceX, то и вообще перспективы открываются самые радужные.


По мнению ряда экспертов, являющихся приверженцами космической добычи металлов, одного небольшого железного астероида хватит, чтобы окупить все текущие и будущие миссии НАСА. Ну а тут огромный железно-никелевый объект, который могут разрабатывать дети, внуки и прочие потомки космических шахтеров.

Ну окей, убедили. Давайте о миссии теперь

Компания Maxar недавно доставила часть космического аппарата, который полетит к Психее. Это основа станции, часть, которая будет приводить в движение весь аппарат. В космос систему отправят уже следующим летом конечно, если все испытания пройдут без сучка и задоринки.

Аппарат выделяется среди ряда себе подобных не только потому, что летит к такому необычному объекту, но и потому, что на нем установлены не совсем обычные двигатели. Речь идет о двигателях на эффекте Холла, которые представляют собой разновидность электростатических ракетных движков. По сравнению с тем же ионным двигателем у такой системы бОльшая тяга.


Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.

Сами по себе холловские двигатели не новинка для космической индустрии, их используют с начала 70-х. Но вот астероидная станция станет первым космическим аппаратом с подобным двигателем, которая отправится дальний космос, а не на орбиту Земли.

НАСА экспериментировало с электрическими ионными двигателями уже два раза в 1998 году, в миссии Deep Space 1 и в 2007 году, в миссии Dawn. Но то были ионные двигатели, а теперь более простые и одновременно эффективные двигатели Холла. Они, кстати, установлены на многих крупнейших спутниках связи на геостационарной орбите.

Если бы НАСА разрабатывало Психею с химическим двигателем, для этого потребовалось бы большое количество топлива. В этом случае масса станции превысила бы массу зонда Кассини, исследовавший Сатурн и его окрестности с 2004 по 2017 год. Здесь еще важен вопрос цены аппараты типа Кассини стоят несколько миллиардов долларов США. Настолько крупные суммы НАСА выделяет нечасто раз или два в десятилетие.


Организаторы миссии Психея знали, что не получат такой большой транш, так что решили максимально удешевить миссию, не делая ее при этом менее эффективной. И как раз холловские двигатели позволили это сделать. Изготовлением базы с ними занималась компания Maxar, о чем уже говорилось выше. У нее уже были наработки, поэтому изготовление обошлось гораздо дешевле, чем если бы этим всем занималось само агентство.

Каждый из двигателей Холла на Психее будет генерировать в три раза более сильную тягу, чем ионные двигатели на станции Dawn. Плюс они мощнее в два раза, так что станция достигнет своей металлической цели в январе 2026 году. Общая продолжительность полета 3,5 года.

А что потом?

После сближения с астероидом станция постарается выйти на стабильную орбиту это не так просто, учитывая форму астероида и неоднородное гравитационное поле.

В итоге планируется, что станция приблизится на расстояние 100 км от поверхности астероида. На финальной орбите станция задействует спектрометр, чтобы уж точно выяснить из чего состоит объект.


Если подтвердится предположение, что астероид металлическое ядро несформировавшейся планеты, то ученым удастся понять, что собой представляют ядра земплеподобных планет. Кроме того, система дает возможность выяснить перспективность добычи ресурсов в космосе. А эти данные крайне важны в вопросе освоения ближнего и дальнего космоса в будущем.