La nave espacial utilizará su sistema de propulsión eléctrica solar durante el 90 % de su trayecto de crucero hasta llegar al asteroide Psyche, hacia el verano de 2029.
Tras haber completado con éxito una maniobra de asistencia gravitatoria con Marte, la nave espacial Psyche de la NASA ha encendido sus propulsores y está acelerando hacia el asteroide —rico en metales y que lleva el mismo nombre—. Durante la primera etapa de su viaje, tras su lanzamiento en octubre de 2023, la misión empleó su sistema de propulsión eléctrica de forma intermitente para situarse en la posición adecuada y aprovechar la gravedad de Marte; esto permitió obtener un impulso de velocidad —ahorrando combustible— y realizar un ligero ajuste en su trayectoria.
El 28 de septiembre, la nave comenzó a utilizar su sistema de propulsión de manera casi continua, haciendo una pausa solo una vez por semana para comunicarse con los controladores de la misión en la Tierra. Esto mantiene a la misión encaminada hacia su encuentro con el asteroide Psyche, situado en el cinturón principal de asteroides, previsto para el verano de 2029.
«Ahora vamos a toda máquina hacia el asteroide Psyche», afirmó Don Han, responsable de navegación de la misión Psyche en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, en el sur de California —centro gestionado para la agencia por Caltech—. «Mantendremos el sistema de propulsión en funcionamiento siempre que sea posible, deteniéndonos únicamente para realizar tareas de ingeniería necesarias. Los propulsores estarán activos cerca del 90 % del tiempo, desde ahora hasta que alcancemos el asteroide».
Eficiencia del propelente de xenón
A diferencia de los propulsores convencionales, que requieren grandes cantidades de combustible para generar potentes ráfagas de empuje durante periodos relativamente breves, el sistema de propulsión solar de la nave Psyche utiliza campos electromagnéticos para proporcionar, de forma constante, una fuerza de hasta 250 milinewtons; una magnitud equivalente al peso que sentirías al sostener una pila AA.
Este sistema, altamente eficiente, se basa en un mecanismo conocido como «efecto Hall», mediante el cual se expulsan átomos cargados —iones— de xenón (un gas inerte) para generar empuje, lo que además produce un característico resplandor azul brillante.
Cada uno de los cuatro propulsores funciona de forma individual. Aunque el empuje es mínimo, este se acumula a lo largo del trayecto, lo que permite a la nave espacial ganar velocidad mientras viaja por el espacio interplanetario. A su velocidad máxima durante la fase de crucero, la nave espacial Psyche se desplazará a más de 100 000 millas por hora (160 900 km/h) con respecto a un observador en la Tierra.
La nave utiliza sus dos paneles solares —cada uno compuesto por cinco secciones y con una configuración en forma de cruz—, que cuentan con una superficie de captación de luz solar de 800 pies cuadrados (75 metros cuadrados), para generar electricidad. Esta energía sirve para cargar sus baterías y alimentar sus diversos sistemas, incluido el sistema de propulsión. La nave despegó con cerca de 2400 libras (1090 kilogramos) de xenón distribuidos en siete tanques de combustible. En los tres años transcurridos desde su lanzamiento, ha consumido aproximadamente un tercio de esa reserva, lo que deja una cantidad suficiente para llegar a su destino y asistir a la nave durante su órbita alrededor del asteroide Psyche, en el marco de una misión científica principal de dos años de duración.
«Los diseñadores de la misión deben tener en cuenta aspectos singulares al trabajar con un sistema de propulsión alimentado por el Sol», explica Steve Snyder, ingeniero jefe de operaciones de propulsión de la misión Psyche en el JPL. «Durante los próximos tres meses, operaremos a máxima potencia; después, iremos reduciendo gradualmente el empuje hasta alcanzar aproximadamente la mitad de la potencia, a medida que la nave se aleje y sus paneles solares reciban menos luz solar, generando así menos energía».
Par de torsión por rotación de iones
Otro factor que los diseñadores de la misión deben considerar es que, a pesar de la suavidad con la que operan los propulsores de efecto Hall, su uso requiere una gestión constante durante toda la fase de crucero. Al expulsar iones de xenón, el campo magnético generado provoca que dichos iones giren. Este movimiento giratorio puede generar un ligero par de torsión —una fuerza de rotación— que, de no controlarse, interferiría con la orientación de la nave espacial.
Para compensar este par de torsión y absorber el exceso de momento angular que genera, la nave espacial Psyche utiliza ruedas de reacción, ajustando su velocidad de giro. Tras varias horas, los ingenieros dan la orden a la nave espacial de apagar su propulsor, girar y, a continuación, activar otro propulsor a baja potencia en una dirección distinta durante varios minutos, con el fin de eliminar el momento acumulado en las ruedas de reacción.
«Para un ingeniero de propulsión, resulta curioso que este par motor solo pueda medirse en el espacio —y no en la Tierra— debido a su ínfima magnitud», señaló Snyder. «De hecho, es la primera vez que se logra medir este efecto en un propulsor de efecto Hall en función del nivel de potencia y del tiempo de funcionamiento, y durante un periodo tan prolongado en el espacio. La sonda espacial Psyche constituye un laboratorio excelente para realizar estas pruebas».
Navegando con confianza
A su llegada en 2029, la sonda se insertará en una órbita alrededor del asteroide Psyche, que se cree es el núcleo parcial de un planetesimal —uno de los componentes fundamentales a partir de los cuales se formaron los planetas primitivos—. La sonda cartografiará el asteroide y recopilará datos científicos durante una serie de órbitas que variarán en altitud alrededor de Psyche, el cual tiene una anchura de unos 280 kilómetros (173 millas) en su punto más extenso.
Si se confirma que el asteroide es, en efecto, el núcleo metálico de un antiguo planetesimal, podría ofrecer una oportunidad única para asomarse al interior de planetas rocosos como la Tierra.
«El sobrevuelo de Marte brindó al equipo una oportunidad excepcional para calibrar los instrumentos y ensayar los procedimientos necesarios para un encuentro planetario, antes de llegar al asteroide Psyche», afirmó Lindy Elkins-Tanton, investigadora principal de la misión Psyche en la Universidad de California, Berkeley. «Ahora avanzamos con confianza hacia las profundidades del sistema solar, impulsados por la luz del Sol y preparados para explorar un nuevo y misterioso mundo en el cinturón de asteroides».
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech