NASAの宇宙船「プシケ」は太陽系に珍しい青い軌跡を描くだろう

先週の金曜日、NASAは同名の小惑星に向けてプシケ探査機を打ち上げた。プシケは金属小惑星への初の探査ミッションとして新たな道を切り開き、また文字通り青い道を切り開こうとしている。その明るい航跡の源である探査機の優れた推進システムは、ミッション開始から100日以内に起動する。

ホールスラスタと呼ばれる機構が、サイケ号を宇宙空間に推進します。このスラスタは、ヘッドライトやプラズマテレビにも使用される希ガスであるキセノンをイオン化して青く光り、宇宙船を前進させます。この技術は、2015年以降NASAの宇宙飛行でのみ利用可能でしたが、月を超えて移動するために使用されたのは今回が初めてです。しかし、何が特別なのでしょうか。そして、なぜサイケ号がこれを使用しているのでしょうか。

宇宙ミッションを計画する際、エンジニアは効率性を重視します。大規模な惑星間旅行に化学燃料を運ぶことは、途中で休憩所がないため、必要なガソリンをすべてトランクに入れたまま世界中をドライブしようとするようなものです。これはまったく実現不可能です。目的地に到着するには、 Psyche は何千ポンドもの化学推進剤を必要とします。

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この問題を回避するため、技術者らは電気スラスタに目を向けた。電気スラスタにはさまざまな種類がある。「電気スラスタにはさまざまなタイプがあり、自動車メーカーの数と同じくらいあります」とNASAのPsyche主任技術者ダン・ゲーベル氏はブログ記事で説明している。しかし、宇宙旅行では特にイオンスラスタとホールスラスタと呼ばれる2種類が使用される。「これらはおそらく宇宙推進のテスラ版と見なすことができます」とゲーベル氏は書いている。燃料を燃やすのではなく、電気スラスタはイオン化と呼ばれるプロセスで推進剤の原子から電子を剥ぎ取ります。次に、それらのイオンを時速約8万マイルで放出します。これにより、化学燃料よりも高い比推力（ゲーベル氏によると「自動車のガロンあたりの走行距離に相当」）が生成され、スラスタ駆動の宇宙船はより少ない推進剤でより遠くまで進むことができる。

イオンスラスタは高電圧を使用してプラズマ (物質の第 4 の状態) を生成し、イオンを宇宙に噴射します。NASA のDawnミッションでは、準惑星セレスに到達するためにイオンスラスタを使用しましたが、最速ではありません。NASA によると、宇宙船が時速 0 マイルから 60 マイルに達するには 4 日かかります。絶対にレースカーには適していません。

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一方、ホールスラスタは磁場を使って電子を円状に旋回させ、イオンビームを生成します。イオンスラスタほどの「燃費」はありませんが、威力は強力です。サイケチームがこのシステムを採用したのは、小型でコスト効率の高い宇宙船を作れるからです。

スラスターが機能するには、宇宙船に電力（ソーラーパネルを介して太陽から得る）とイオン化する何かが必要です。Psycheの場合、それはキセノンガスです。「キセノンは不活性（宇宙船の他の部分と反応しない）でイオン化しやすいため、推進剤として選ばれています」とゲーベル氏は説明します。キセノンはスラスターに素晴らしい青い輝きを与えます。Psycheは約 150 ガロンのキセノンを搭載しており、1 ガロンあたり約 1,000 万マイル走行します。

ミッションが開始された今、チームは今後 100 日間をかけて宇宙船のすべてのシステムを点検し、旅の準備ができていることを確認する予定です。この期間のどこかの時点で、あのきらめく青いスラスターが作動します。

サイケが成功すれば、ホールスラスタは将来の宇宙ミッションに採用される可能性が高い。「コスト削減、効率、パワーの適切な組み合わせを提供し、火星やそれ以降の将来の科学ミッションをサポートする上で重要な役割を果たす可能性がある」と、スラスタを製造したマクサー社でサイケミッションのプログラムマネージャーを務めるスティーブン・スコット氏はプレスリリースで述べた。これらの推進装置のおかげで、サイケはわずか3年半で小惑星帯の目的地に到達するはずで、その電光石火の軌跡の先に何があるのか​​を見るのが待ちきれない。