Avances en la misión Psyche de la NASA

Los propulsores eléctricos guiarán a la nave espacial Psyche a través del espacio profundo hasta un asteroide rico en metales.

Cuando llegue el momento de que la nave espacial Psyche de la NASA se impulse a través del espacio profundo, será más cerebro que fuerza el que haga el trabajo.

La nave espacial se lanzará en agosto de 2022 y viajará alrededor de 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 bloque rocoso de construcción de planeta temprano. Una vez en órbita, el equipo de la misión utilizará la carga útil de instrumentos científicos para investigar qué puede revelar este objetivo sobre la formación de planetas rocosos como la Tierra.

Los ingenieros del Jet Propulsion Laboratory de la NASA trabajan para integrar los propulsores Hall en la nave espacial Psyche de la agencia en julio de 2021. Uno de los propulsores es visible en el costado de la nave debajo de una cubierta protectora roja.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.

La nave espacial dependerá de los grandes motores de cohetes químicos del vehículo de lanzamiento Falcon Heavy para despegar 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 comenzará con grandes paneles solares que convierten la luz solar en electricidad, proporcionando la fuente de energía para los propulsores de la nave espacial. Se les conoce como propulsores Hall, y la nave espacial Psyche será la primera en usarlos más allá de la órbita de nuestra Luna.

Como propulsor, Psyche llevará tanques llenos de xenón, el mismo gas neutro que se usa en los faros de los automóviles y los televisores de plasma. Los cuatro propulsores de la nave espacial, utilizarán campos electromagnéticos para acelerar y expulsar átomos cargados, o iones, de xenón. A medida que esos iones son expulsados, crean una fuerza que impulsa suavemente a Psyche a través del espacio, emitiendo rayos azules de xenón ionizado.

En el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, los ingenieros se preparan para integrar cuatro propulsores Hall (debajo de las cubiertas protectoras rojas) en la nave espacial Psyche de la agencia. Los propulsores impulsarán a Psyche a su objetivo en el cinturón de asteroides principal.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.

De hecho, el empuje es muy suave pero suficiente para acelerar Psyche a través del espacio profundo. Sin resistencia atmosférica que lo frene, la nave espacial acelerará a velocidades de hasta 320.000 kilómetros por hora.

Gracias a su eficiencia, 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 estiman que la misión consumirá aproximadamente cinco veces esa cantidad de propulsor, si tuviera que usar propulsores químicos tradicionales.

“Incluso al principio, cuando diseñamos la misión por primera vez en 2012, estábamos hablando de la propulsión eléctrica solar como parte del proyecto. Sin él, no tendríamos la misión Psyche”, dijo Lindy Elkins-Tanton de la Universidad Estatal de Arizona, quien 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 utilizando propulsión eléctrica solar”.

Ilustración de la nave espacial Psyche de la NASA, que se lanzará en agosto de 2022.
Créditos: NASA/JPL-Caltech/ASU.
Una suave maniobra

Psyche se lanzará desde el histórico Pad 39A del Kennedy Space Center de la NASA. El Falcon Heavy colocará a la nave espacial en una trayectoria para volar cerca de Marte (siete meses después, en mayo de 2023) para conseguir una asistencia de gravitacional. A principios de 2026, los propulsores harán el delicado trabajo de poner la nave espacial en órbita alrededor del asteroide Psyche.

Esa tarea será especialmente complicada debido a lo poco que los científicos saben sobre el asteroide, que aparece solo como un pequeño punto de luz en los telescopios. El radar terrestre sugiere que tiene unos 226 kilómetros de ancho con forma de patata, por ello, los científicos no sabrán hasta que la nave llegue allí, cómo funciona exactamente su campo de gravedad. A medida que la misión desarrolle su investigación científica durante 21 meses, los ingenieros de navegación utilizarán los propulsores eléctricos para hacer volar la nave espacial a través de una progresión de órbitas que acerquen gradualmente la nave espacial a Psyche.

El Jet Propulsion Laboratory de la NASA en el sur de California, que administra la misión, usó 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. Luego vino Dawn, que usó propulsión solar eléctrica para viajar y orbitar el asteroide Vesta y luego el protoplaneta Ceres. La misión Dawn duró 11 años y finalizó en 2018 cuando agotó el último propulsor de hidracina utilizado para mantener su orientación.

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 de asteroides principal. A la derecha hay un propulsor no operativo similar.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Colaboradores en el desarrollo del sistema de propulsión

Maxar Technologies ha estado utilizando la propulsión eléctrica solar para alimentar satélites de comunicaciones comerciales durante décadas. Pero para Psyche, se necesitaban adaptar los propulsores Hall supereficientes para volar en el espacio profundo, y ahí es donde entraron los ingenieros de JPL. Ambos equipos esperan que Psyche, al usar propulsores Hall por primera vez más allá de la órbita lunar, ayude a superar los límites de propulsión solar eléctrica.

“La tecnología de propulsión eléctrica solar ofrece la combinación adecuada de ahorro de costos, eficiencia y energía, y podría desempeñar un importante papel en el respaldo a futuras misiones científicas a Marte y más allá”, dijo Steven Scott, gerente del programa Psyche de Maxar.

Además de suministrar los propulsores, el equipo de Maxar en Palo Alto, California, fue responsable de construir el chasis (del tamaño de una furgoneta) de la nave espacial, que alberga el sistema eléctrico, los sistemas de propulsión, el sistema térmico y el sistema de guía y navegación. Cuando esté completamente ensamblado, Psyche se moverá a la enorme cámara de vacío térmica de JPL para realizar pruebas que simulan el entorno del espacio profundo. Para la próxima primavera, la nave espacial se enviará desde JPL a Cabo Cañaveral para su lanzamiento.

Más sobre la misión

ASU lidera la misión. JPL es responsable de la gestión general de la misión, la ingeniería del sistema, la integración y las pruebas, y las operaciones de la misión. Psyche es la decimocuarta misión seleccionada como parte del programa Discovery de la NASA.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.