La nave espacial Psyche de la NASA es fotografiada en julio de 2021 durante la fase de operaciones de montaje, prueba y lanzamiento de la misión en el JPL. Los propulsores Hall impulsarán la nave espacial hacia su objetivo en el cinturón de asteroides principal. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Los propulsores eléctricos futuristas que emiten un resplandor azul frío 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 la que haga el trabajo. El poder eficiente y silencioso de la propulsión eléctrica proporcionará la fuerza que impulsa a la nave espacial Psyche hasta el cinturón principal de asteroides 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 alrededor de 1.500 millones de millas (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 de construcción de un planeta rocoso temprano. Una vez en órbita, el equipo de la misión utilizará la carga útil de instrumentos científicos para investigar qué puede revelar este objetivo único sobre la formación de planetas rocosos como la Tierra.

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 comienza 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.

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 al cinturón principal de asteroides. A la derecha hay un propulsor no operativo similar. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Para el propulsor, Psyche llevará tanques llenos de xenón, el mismo gas noble 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 ese xenón. A medida que esos iones son expulsados, crean un empuje que impulsa suavemente a Psyche a través del espacio, emitiendo rayos azules de xenón ionizado.

De hecho, el empuje es tan suave que ejerce aproximadamente la misma cantidad de presión que sentirías sosteniendo una moneda pequeña en tu mano. Pero es suficiente para acelerar Psyche a través del espacio profundo. Sin resistencia atmosférica que lo frene, la nave espacial eventualmente acelerará a velocidades de hasta 200.000 millas por hora (320.000 kilómetros por hora).

Debido a que son tan eficientes, los propulsores Hall de Psyche podrían funcionar casi sin parar durante años sin quedarse sin combustible. Psyche llevará 2.030 libras (922 kilogramos) de xenón en sus tanques; Los ingenieros estiman que la misión consumiría 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 plan. 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 ”.

Esta ilustración muestra la nave espacial Psyche de la NASA, que se lanzará en agosto de 2022. Créditos: NASA / JPL-Caltech / ASU

Una maniobra suave

Psyche se lanzará desde el histórico Pad 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA. El Falcon Heavy colocará la nave espacial en una trayectoria para volar por Marte para una asistencia de gravedad siete meses después, en mayo de 2023. A principios de 2026, los propulsores harán el delicado trabajo de poner la nave espacial en órbita alrededor del asteroide Psyche, usando un poco del ballet para volver a la órbita alrededor de su objetivo.

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 unas 140 millas (226 kilómetros) de ancho y tiene forma de patata, lo que significa que los científicos no sabrán hasta que lleguen allí cómo funciona exactamente su campo de gravedad. A medida que la misión lleva a cabo 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 acercan gradualmente la nave espacial a Psyche.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro 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 primera nave espacial en orbitar dos objetivos extraterrestres, la misión Dawn duró 11 años y finalizó en 2018 cuando agotó el último propulsor de hidracina utilizado para mantener su orientación.

Socios en propulsión

Maxar Technologies ha estado utilizando la propulsión eléctrica solar para alimentar satélites de comunicaciones comerciales durante décadas. Pero para Psyche, 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.

En el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, los ingenieros se preparan para integrar cuatro propulsores Hall en la nave espacial Psyche de la agencia. Los propulsores impulsarán a Psyche hasta su objetivo en el cinturón de asteroides. Créditos: NASA / JPL-Caltech

«La tecnología de propulsión eléctrica solar ofrece la combinación adecuada de ahorro de costos, eficiencia y energía y podría desempeñar un papel importante en el apoyo 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.

Para obtener más información en Inglés sobre la misión Psyche de la NASA, visite: http://www.nasa.gov/psyche y https://psyche.asu.edu/

Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech

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