Construyendo Psyche de la NASA: diseño hecho, ahora a toda velocidad con el hardware.

La misión de explorar un asteroide rico en metales gira desde la planificación de los detalles hasta la construcción de piezas reales del rompecabezas de la nave espacial.

El concepto de este artista, actualizado a partir de junio de 2020, representa la nave espacial Psyche de la NASA. Créditos: NASA / JPL-Caltech / ASU.

Psyche, la misión de la NASA para explorar un asteroide de roca y metal del mismo nombre, recientemente pasó un hito crucial que lo acerca a su fecha de lanzamiento en agosto de 2022. Ahora la misión está pasando de la planificación y el diseño a la fabricación a gran velocidad del hardware de la nave espacial, que volará a su objetivo en el cinturón principal de asteroides, entre Marte y Júpiter.

Al igual que todas las misiones de la NASA, los primeros trabajos en Psyche comenzaron con la elaboración de planos digitales. Luego vino la construcción de modelos de ingeniería, que se probaron y volvieron a probar para confirmar que los sistemas harían su trabajo en el espacio profundo, operando la nave espacial, tomando datos científicos y comunicándolos de vuelta a la Tierra.

Este concepto artístico representa el asteroide Psique, el objetivo de la misión Psique de la NASA. Créditos: NASA / JPL-Caltech / ASU.

Y el equipo acaba de navegar a través de una etapa clave en ese proceso, la revisión crítica del diseño. Es entonces cuando la NASA examina los diseños para todos los sistemas del proyecto, incluidos los tres instrumentos científicos y todos los subsistemas de ingeniería de naves espaciales, desde telecomunicaciones, propulsión y energía hasta aviónica y el ordenador de vuelo.

“Es una de las revisiones más intensas que atraviesa una misión en todo su ciclo de vida”, dijo Lindy Elkins-Tanton, quien como investigadora principal de Psyche dirige la misión general. “Y pasamos con gran éxito. Los desafíos no han terminado, y no estamos en la línea de meta, pero estamos corriendo fuerte”.

Estudiando un mundo de metal y roca

Los científicos e ingenieros de la misión trabajaron juntos para planificar las investigaciones que determinarán qué constituye el asteroide Psyche, uno de los objetivos más intrigantes en el cinturón principal de asteroides. Los científicos piensan que, a diferencia de la mayoría de los otros asteroides que son cuerpos rocosos o helados, Psyche es en gran parte hierro metálico y níquel, similar al núcleo de la Tierra, y podría ser el corazón de un planeta temprano que perdió sus capas externas.

Un técnico se prepara para integrar parte del sistema de propulsión eléctrica en el cuerpo principal de la nave espacial Psyche de la NASA en Maxar Technologies, en Palo Alto, California. Créditos: Maxar Technologies.

Dado que no podemos examinar el núcleo de la Tierra de cerca, explorar el asteroide Psyche (de, aproximadamente, 225 kilómetros de ancho) podría dar una valiosa información sobre cómo se formaron nuestro propio planeta y otros.

Con ese fin, la nave espacial Psyche usará un magnetómetro para medir el campo magnético del asteroide. Un generador de imágenes multiespectrales capturará imágenes de la superficie, así como datos sobre la composición y la topografía. Los espectrómetros analizarán los neutrones y los rayos gamma que provienen de la superficie para revelar los elementos que componen el asteroide.

El equipo de la misión hizo prototipos y modelos de ingeniería de los instrumentos científicos y muchos de los subsistemas de ingeniería de la nave espacial. Estos modelos se fabrican con materiales menos costosos que los que volarán en la misión; de esa manera se pueden probar a fondo antes de construir el hardware de vuelo real.

“Esto es planificar sobre esteroides”, dijo Elkins-Tanton, quien también es director gerente y copresidente de la Iniciativa Interplanetaria en la Universidad Estatal de Arizona, en Tempe. “E incluye tratar de comprender hasta siete u ocho niveles de detalle exactamente cómo todo en la nave espacial debe trabajar en conjunto para garantizar que podamos medir nuestra ciencia, recopilar nuestros datos y enviarlo a la Tierra. La complejidad es increíble”.

Un propulsor Hall eléctrico, idéntico a los que se utilizarán para impulsar la nave espacial Psyche de la NASA, se somete a pruebas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA. El brillo azul es producido por el propelente de xenón, un gas neutro utilizado en faros de automóviles y televisores de plasma. Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Construyendo la nave espacial

Ahora que Psyche está a toda velocidad en la construcción del hardware, no hay tiempo que perder. El ensamblaje y las pruebas de la nave espacial completa comienzan en febrero de 2021, y cada instrumento, incluida una demostración de tecnología láser llamada Deep Space Optical Communications, dirigida por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, tiene una fecha límite de abril de 2021 para entregarse en la sala limpia principal de JPL.

El cuerpo principal de la nave espacial, llamado chasis de propulsión eléctrica solar (SEP), ya se está construyendo en Maxar Technologies en Palo Alto, California. Mientras se observan los requisitos de distanciamiento social para la prevención de COVID-19, los ingenieros están trabajando para conectar los tanques de propulsión. En febrero de 2021, Maxar entregará el chasis SEP a JPL en el sur de California y luego entregará los paneles solares que proporcionan toda la energía para los sistemas de naves espaciales unos meses más tarde.

Aprobado para una prueba exitosa. Los ingenieros de Psyche observan los requisitos de distanciamiento social y usan mascarillas por la COVID-19, mientras prueban un propulsor Hall eléctrico idéntico a los que impulsarán la nave espacial Psyche de la NASA en su viaje hacia el asteroide Psyche. Créditos: NASA / JPL-Caltech.

La misión Psyshe es gestionada por JPL. Los ingenieros que son esenciales para realizar el trabajo práctico están construyendo y probando componentes electrónicos, mientras siguen los requisitos de seguridad de COVID-19. El resto del equipo de JPL está trabajando de forma remota.

JPL proporciona el subsistema de aviónica, que incluye el ordenador de vuelo de Psyche, el cerebro de la nave espacial. Con el equipo extendido sobre bastidores en una sala limpia, los ingenieros prueban cada pieza antes de integrarla con la siguiente. Una vez que todo está conectado, prueban el sistema completo con el software, operando la electrónica exactamente como se usará en el vuelo.

“Una de las cosas de las que nos enorgullecemos en estas misiones en el espacio profundo es la confiabilidad del hardware”, dijo el Gerente de Proyecto Psyche, Henry Stone, de JPL. “El sistema integrado es tan sofisticado que las pruebas exhaustivas son críticas. Se hacen pruebas de robustez, pruebas de estrés, tantas pruebas como sea posible”.

“Queremos exponer y corregir cada problema y error ahora. Porque después del lanzamiento, no podemos solucionar el hardware”.

Lo próximo para Psyche: fecha límite de febrero de 2021 para comenzar las operaciones de montaje, prueba y lanzamiento, también conocido como ATLO.

Los ingenieros del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins en Laurel, Maryland, avanzan en el espectrómetro de la nave espacial Psyche de la NASA, mientras observan los procedimientos de seguridad COVID-19. Créditos: Johns Hopkins APL / Craig Weiman.

“Se me pone la piel de gallina, absolutamente”, dijo Stone. “Cuando llegamos a ese punto, has superado una gran fase, porque sabes que has realizado suficientes prototipos y pruebas. Vas a tener una nave espacial que debería funcionar”.

Psyche se lanzará en agosto de 2022, y sobrevolará Marte para recibir asistencia gravitacional en mayo de 2023 en su camino hacia el asteroide a principios de 2026.

Más sobre la misión

ASU lidera la misión. JPL en el sur de California es responsable de la administración general de la misión, la ingeniería del sistema, la integración y las pruebas y operaciones de la misión. Maxar Technologies está proporcionando un chasis de nave espacial de propulsión eléctrica solar de alta potencia.