Ионный двигатель, который, возможно, когда-нибудь спасет человечество

Тот факт, что внимание всего человечества обращено сейчас на борьбу против угрозы, которую несет в себе пандемия короновируса, другие виды угроз никуда не делись, хоть и переместились временно на задний план. Весьма реальная угроза удара астероида по Земле кажется сейчас чем-то эфемерным, невзирая на то, что такой катаклизм способен покончить со всем человечеством буквально в один момент времени.

И ведущие космические агентства, такие, как Европейское космическое агентство, американское агентство НАСА, продолжают работать над планами защиты Земли от «астероидной угрозы».

В рамках этих планов агентство НАСА собирается 22 июля 2021 года запустить миссию DART (Double Asteroid Redirection Test). Эта миссия носит демонстрационный характер и ее целью является изучение возможности оказания кинетического воздействия для отклонения астероида с опасной для Земли траектории. Космический аппарат миссии DART отправится к бинарной астероидной системе под названием 65803 Didymos, которая в данный момент времени не несет в себе угрозу Земле.

Большой астероид Didymos A имеет диаметр приблизительно в 780 метров, а его меньший «спутник», Didymos B, имеет размер в 160 метров. Именно о поверхность меньшего астероида будет разбит космический аппарат DART, ведь его (астероида) размер и масса наиболее близки к аналогичным показателям астероидов, представляющих собой угрозу для человечества.





Для того, чтобы добраться до астероидов Didymos, космическому аппарату DART придется проделать долгий путь. После запуска в июле 2021 года, аппарат пройдет дистанцию в 11 миллионов километров и достигнет точки рандеву с астероидом в сентябре 2022 года. И преодолеть такое огромное расстояние аппарату DART поможет его основной ионный двигатель NEXT-C (NASA Evolutionary Xenon Thruster — Commercial).

NEXT-C является самым мощным из современных ионных двигателей. Конечно, его возможности даже близко не напоминают возможности двигателей ракет, способных преодолевать земную гравитацию, но среди ионных двигателей он является безусловным лидером. NEXT-C в три раза более мощен, чем ионные двигатели NSTAR, использовавшиеся в космический аппаратах миссий NASA DAWN и Deep Space One.



Двигатель NEXT-C работает в импульсном режиме, на один такой импульс тратится мощность в 6.9 кВт, а с точки зрения ресурса, двигатель сможет произвести 236 миллионов импульсов. Во время испытаний двигатель NEXT-C продемонстрировал самое высокое значение импульса создаваемой им тяги, который составил 17 мН*сек. У ионных двигателей также есть показатель эффективности использования топлива, который условно является временем, которое проработает двигатель на определенном объеме топлива. У двигателя NEXT-C это время равно 4190 секундам, тогда, как двигатель NSTAR демонстрирует показатель в 3120 секунд.

Когда космический аппарат доберется до астероидов Didymos, он не сразу «разобьется в лепешку» об поверхность малого астероида, а выполнит сначала свою исследовательскую миссию. Для этого он несет на своем борту шесть мини-спутников LICIA (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids) стандарта CubeSat, созданных специалистами итальянского космического агентства. Эти спутники произведут предварительную съемку поверхности астероида, зафиксирую момент удара аппарата DART об астероид, снимут место столкновения и потоки обломков от него, передавая все данные на Землю в практически непрерывном режиме.



Удар аппарата DART, как ожидается, изменить скорость орбитального движения астероида Didymos B приблизительно на половину миллиметра в секунду. Такое незначительное изменение скорости отразится весьма сильно на периоде его вращения вокруг большого астероида, что будет обнаружено при помощи наземных телескопов. Также удар оставит на поверхности астероида кратер, шириной около 20 метров.

После разрушения аппарата DART к астероидам Didymos направится аппарат европейской миссии Hera, который, согласно планам, будет запущен в 2024 году и прибудет к астероидам в 2027 году. Этот аппарат исследует место удара и проанализирует вызванные им последствия. Кроме этого, аппарат Hera будет нести на себе целый ряд научных инструментов, которые позволят ученым узнать больше о двойных астероидных системах и о строении отдельных астероидов.