24 Oct Misión Psyche de la NASA: rumbo al asteroide metálico

Tras dejar atrás con éxito la asistencia gravitatoria de Marte, la nave Psyche de la NASA ha encendido sus propulsores y está acelerando rumbo al asteroide rico en metales que lleva el mismo nombre.

La nave espacial de la misión Psyche de la NASA utilizará su sistema de propulsión eléctrica solar durante el 90 % de su viaje de crucero, hasta llegar al asteroide Psyche en el verano de 2029.

Propulsión eléctrica rumbo a Psyche

En la primera etapa del viaje, después de su lanzamiento en octubre de 2023, la misión Psyche de la NASA utilizó su sistema de propulsión eléctrica de forma intermitente para colocarse en la posición adecuada y aprovechar la gravedad de Marte.

Así la misión obtuvo un impulso de velocidad que ahorró propelente y modificó ligeramente su trayectoria.

El 28 de septiembre, la nave comenzó a utilizar su sistema de propulsión casi continuamente, con una sola pausa semanal para comunicarse con los controladores de la misión en la Tierra.

Esto mantiene a la misión Psyche de la NASA en el rumbo previsto para encontrarse con el asteroide Psyche, en el cinturón principal de asteroides, en el verano de 2029.

«Ahora vamos a toda máquina rumbo al asteroide Psyche», dice Don Han, responsable de navegación de la misión Psyche en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en el sur de California, gestionado para la agencia por Caltech. «Utilizaremos el sistema de propulsión siempre que sea posible, y solo haremos pausas para las tareas técnicas necesarias. Los propulsores estarán funcionando casi el 90 % del tiempo desde ahora hasta que lleguemos al asteroide».

Propulsores de efecto Hall

Los propulsores convencionales de las naves espaciales dependen de grandes cantidades de combustible para producir potentes impulsos durante periodos relativamente breves.

En cambio, el sistema de propulsión de la nave Psyche, alimentado por energía solar, utiliza campos electromagnéticos para generar de manera constante hasta 250 milinewtons de fuerza.

Esta fuerza es aproximadamente la que genera una pila AA por su propio peso cuando la sostenemos en una mano.

Este sistema, de gran eficiencia, se basa en un mecanismo conocido como efecto Hall. En él, se expulsan átomos cargados —o iones— del gas inerte xenón para generar empuje y un resplandor azul brillante.

Dos paneles solares, cuatro propulsores y siete depósitos de xenón

Los cuatro propulsores funcionan de uno en uno. Aunque el empuje es mínimo, se acumula a lo largo del viaje y permite que la nave gane velocidad mientras atraviesa el espacio interplanetario.

A su velocidad máxima durante el trayecto, la nave Psyche viajará a más de 160.900 kilómetros por hora respecto de un observador en la Tierra.

La nave espacial de la misión Psyche de la NASA utiliza dos paneles solares de cinco secciones, con forma de cruz y una superficie de captación de luz solar de 75 metros cuadrados.

De este modo puede generar electricidad, cargar las baterías y alimentar sus sistemas, incluido el de propulsión.

La nave dispone de casi 1.090 kilogramos de xenón, repartidos en siete depósitos.

En los tres años transcurridos desde el lanzamiento, ha consumido alrededor de un tercio de esa reserva, por lo que le queda suficiente para llegar a su destino y ayudar a la nave mientras orbita el asteroide Psyche durante la misión científica principal de dos años.

«Los diseñadores de la misión deben tener en cuenta algunos aspectos particulares cuando el sistema de propulsión funciona con energía solar», dice Steve Snyder, ingeniero principal de operaciones de propulsión de la misión Psyche en el JPL. «Durante los próximos tres meses, impulsaremos la nave a plena potencia. Después empezaremos a reducirla poco a poco hasta aproximadamente la mitad, a medida que se aleje y sus paneles solares reciban menos luz y generen menos energía».

Cuatro ruedas de reacción

Otro aspecto que deben tener en cuenta los diseñadores de la misión Psyche de la NASA es que, aunque los propulsores de efecto Hall son muy suaves, su uso requiere una gestión constante durante el trayecto.

Al expulsar iones de xenón, el campo magnético que se genera hace que estos giren en espiral. Ese movimiento puede producir un leve par de torsión —una fuerza de giro— que, si no se controla, afectaría la orientación de la nave.

Para compensar esta torsión y absorber el exceso de momento angular que genera, la nave Psyche modifica la velocidad de giro de sus cuatro ruedas de reacción.

Tras varias horas, los ingenieros ordenan a la nave que apague el propulsor, gire y luego active otro propulsor a baja potencia y en otra dirección durante varios minutos. Así eliminan el momento acumulado en las ruedas de reacción.

«Para un ingeniero de propulsión, es fascinante que esta torsión solo pueda medirse en el espacio y no en la Tierra, porque es muy pequeña», dice Snyder. «De hecho, esta es la primera vez que se ha podido medir este efecto en un propulsor de efecto Hall en función de su nivel de potencia y del tiempo de funcionamiento, y durante un periodo tan largo en el espacio. La nave Psyche es un laboratorio excelente para estudiarlo».

Una oportunidad única

Cuando llegue en 2029, la nave se colocará en órbita alrededor del asteroide Psyche, que se considera el núcleo parcial de un planetesimal, uno de los cuerpos que formaron los planetas primitivos.

La nave cartografiará el asteroide y recopilará datos científicos mientras recorre varias órbitas, primero a menor altura y luego a mayor altura. Psyche mide unos 280 kilómetros en su punto más ancho.

Si el asteroide resulta ser el núcleo metálico de un antiguo planetesimal, podría ofrecer una oportunidad única para observar el interior de planetas rocosos como la Tierra.

«El sobrevuelo de Marte fue una oportunidad extraordinaria para que el equipo calibrara los instrumentos y practicara los procedimientos para un encuentro planetario antes de llegar al asteroide Psyche», dice Lindy Elkins-Tanton, investigadora principal de la misión Psyche en la Universidad de California en Berkeley. «Ahora nos adentramos con confianza en el sistema solar, impulsados por la luz del Sol y listos para explorar un mundo misterioso del cinturón de asteroides».

Fuente: Pedal to the Metal: NASA’s Psyche Heads Toward Asteroid Belt