Vea También
Cuando la nave espacial Psyche de la NASA se propulse a sí misma a través del espacio profundo, será más el cerebro que la fuerza lo que haga el trabajo. El poder eficiente y silencioso de la propulsión eléctrica, que en su día fue material de ciencia ficción, proporcionará la fuerza que impulsará a la nave Psyche hasta el cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter. El objetivo del orbitador: Un asteroide rico en metales también llamado Psyche.
La nave espacial se lanzará en agosto de 2022 y viajará unos 2.400 millones de kilómetros durante tres años y medio para llegar al asteroide, que los científicos creen que puede ser parte del núcleo de un planetesimal, el componente de un primer planeta rocoso. Una vez en órbita, el equipo de la misión utilizará la carga útil de instrumentos científicos para investigar lo que este objetivo único puede revelar sobre la formación de planetas rocosos como la Tierra.
La nave espacial se apoyará en los grandes motores de cohetes químicos del vehículo de lanzamiento Falcon Heavy para salir disparada de la plataforma de lanzamiento y escapar de la gravedad de la Tierra. Pero el resto del viaje, una vez que Psyche se separe del vehículo de lanzamiento, dependerá de la propulsión eléctrica solar. Esta forma de propulsión comienza con grandes paneles solares que convierten la luz solar en electricidad, proporcionando la fuente de energía para los propulsores de la nave. Se conocen como propulsores Hall, y la nave espacial Psyche será la primera en utilizarlos más allá de la órbita de nuestra luna.
Como propulsor, Psyche llevará tanques llenos de xenón, el mismo gas neutro que se utiliza en los faros de los coches y en los televisores de plasma. Los cuatro propulsores de la nave utilizarán campos electromagnéticos para acelerar y expulsar átomos cargados, o iones, de ese xenón. A medida que esos iones son expulsados, crean un empuje que impulsa suavemente a Psyche a través del espacio, emitiendo haces azules de xenón ionizado.
De hecho, el empuje es tan suave que ejerce aproximadamente la misma presión que se sentiría al sostener tres cuartos de dólar en la mano. Pero es suficiente para acelerar a Psique a través del espacio profundo. Sin la resistencia atmosférica que la retiene, la nave acabará acelerando a velocidades de hasta 320.000 kilómetros por hora.
Debido a su eficacia, los propulsores Hall de Psyche podrían funcionar casi sin parar durante años sin quedarse sin combustible. Psyche llevará 922 kilogramos de xenón en sus tanques; los ingenieros calculan que la misión consumiría unas cinco veces esa cantidad de propulsor si tuviera que utilizar los propulsores químicos tradicionales.
"Incluso al principio, cuando estábamos diseñando la misión en 2012, hablábamos de la propulsión eléctrica solar como parte del plan. Sin ella, no tendríamos la misión Psyche", dijo Lindy Elkins-Tanton, de la Universidad Estatal de Arizona, que como investigadora principal dirige la misión. "Y se ha convertido en parte del carácter de la misión. Se necesita un equipo especializado para calcular trayectorias y órbitas con propulsión eléctrica solar".
Una maniobra suave
Psyche se lanzará desde la histórica plataforma 39A del Centro Espacial Kennedy de la NASA. El Falcon Heavy colocará la nave en una trayectoria para volar junto a Marte para una asistencia gravitatoria siete meses después, en mayo de 2023. A principios de 2026, los propulsores harán el delicado trabajo de poner la nave en órbita alrededor del asteroide Psyche, utilizando un poco de ballet para volver a ponerse en órbita alrededor de su objetivo.
Esta tarea será especialmente complicada debido a lo poco que los científicos saben sobre el asteroide, que sólo aparece como un pequeño punto de luz en los telescopios. El radar terrestre sugiere que tiene unos 226 kilómetros de ancho y forma de patata, lo que significa que los científicos no sabrán hasta que lleguen allí cómo funciona exactamente su campo gravitatorio. Mientras la misión lleva a cabo su investigación científica a lo largo de 21 meses, los ingenieros de navegación utilizarán los propulsores eléctricos para hacer volar la nave a través de una progresión de órbitas que acerquen gradualmente la nave a Psique.
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en el sur de California, que gestiona la misión, utilizó un sistema de propulsión similar con el Deep Space 1 de la agencia, que se lanzó en 1998 y voló junto a un asteroide y un cometa antes de que la misión terminara en 2001. Después llegó Dawn, que utilizó la propulsión eléctrica solar para viajar y orbitar el asteroide Vesta y luego el protoplaneta Ceres. La misión Dawn, la primera nave espacial que orbitó dos objetivos extraterrestres, duró 11 años y terminó en 2018, cuando se agotó el último propulsor de hidracina utilizado para mantener su orientación.
Socios en la propulsión
Maxar Technologies lleva décadas utilizando la propulsión eléctrica solar para alimentar satélites de comunicaciones comerciales. Pero para Psyche, necesitaban adaptar los supereficientes propulsores Hall para volar en el espacio profundo, y ahí es donde entraron los ingenieros del JPL. Ambos equipos esperan que Psyche, al utilizar los propulsores Hall por primera vez más allá de la órbita lunar, ayude a superar los límites de la propulsión eléctrica solar.
"La tecnología de propulsión eléctrica solar ofrece la combinación adecuada de ahorro de costes, eficiencia y potencia, y podría desempeñar un papel importante en el apoyo a futuras misiones científicas a Marte y más allá", dijo Steven Scott, director del programa Psyche de Maxar.
Además de suministrar los propulsores, el equipo de Maxar en Palo Alto (California) se encargó de construir el chasis de la nave, del tamaño de una furgoneta, que alberga el sistema eléctrico, los sistemas de propulsión, el sistema térmico y el sistema de guía y navegación. Cuando esté completamente ensamblada, Psyche se trasladará a la enorme cámara de vacío térmico del JPL para realizar pruebas que simulen el entorno del espacio profundo. En la próxima primavera, la nave espacial será enviada desde el JPL a Cabo Cañaveral para su lanzamiento.
Fuentes, créditos y referencias:
www.nasa.gov/psyche
psyche.asu.edu/
Imágenes: La nave espacial Psyche de la NASA es fotografiada en julio de 2021 durante la fase de montaje, pruebas y operaciones de lanzamiento de la misión en el JPL. Los propulsores Hall impulsarán la nave hacia su objetivo en el cinturón principal de asteroides. Crédito: NASA/JPL-Caltech
A la izquierda, el plasma de xenón emite un resplandor azul desde un propulsor Hall eléctrico idéntico a los que impulsarán la nave espacial Psyche de la NASA hacia el cinturón principal de asteroides. A la derecha, un propulsor similar sin funcionar. Crédito: NASA/JPL-Caltech