Psyche (nave espacial)

Psyche é unha misión orbital que explorará a orixe dos núcleos planetarios mediante o estudo do asteroide metálico 16 Psyche. Este asteroide pode ser o núcleo de ferro exposto dun protoplaneta, probablemente o remanente dunha colisión violenta con outro obxecto que eliminou a codia externa. Lindy Elkins-Tanton da Universidade Estatal de Arizona en Tempe, Arizona é a investigadora principal e foi quen lle propuxo esta misión ó Programa de Descubrimento da NASA. O Laboratorio de Propulsión a Chorro da NASA (JPL) administrará o proxecto.

16 Psique é o asteroide máis pesado coñecido do tipo M, e pénsase que é o núcleo de ferro exposto dun protoplaneta. As observacións radar do asteroide dende a Terra indican unha composición ferro-níquel. O 4 de xaneiro de 2017, a misión de Psyche foi elixida xunto coa misión de Lucy como a próxima misión do programa Discovery da NASA.

A misión prevé ser lanzada en xullo de 2022, a bordo dun foguete Falcon Heavy.

Historia
Psyche foi un dos proxectos presentados a unha convocatoria da NASA que se pechou en febreiro de 2015 como proposta para o programa Discovery. Foi preseleccionado o 30 de setembro de 2015 como un dos cinco finalistas e recibiu 3 millóns USD para desenvolver conceptualmente o proxecto. Un dos criterios para a selección implicaba superar unha visita na que arredor de 30 membros do persoal da NASA facían entrevistas, realizaban inspeccións e efectuaban preguntas a cada un propoñentes sobre os seus proxectos.

O 4 de xaneiro de 2017, Lucy e Psyche foron respectivamente seleccionados para as misións 13 e 14 do programa Discovery, co lanzamento de Psyche programado para 2023. En maio de 2017 a data de lanzamento cambiouse para conseguir unha traxectoria máis eficiente, trasladando o lanzamento a xullo de 2022. A chegada está prevista para o 31 de xaneiro de 2026, usando a asistencia gravitacional de Marte o 23 de maio de 2023.

Obxectivos da misión
A sonda espacial Psyche utilizará propulsión eléctrica solar, o equipamento científico consiste nun xerador de imaxes, un magnetómetro e un espectrómetro de raios gamma.

Os datos mostran que o asteroide 16 Psique ten un diámetro de aproximadamente . Os científicos pensan que 16 Psique podería ser o núcleo dun planeta primitivo do tamaño de Marte que quedou exposto ó perder a súa codia externa a causa dunha serie de colisións violentas con outros obxectos.

A misión lanzarase en xullo de 2022 e chegará en catro anos para recoller información durante 21 meses. A sonda espacial será construída polo Laboratorio de propulsión a chorro da NASA en colaboración con SSL (anteriormente Space Systems/ Loral) —filial de Maxar Technologies— e a Universidade Estatal de  Arizona.

Fíxose unha proposta para tentar compartir o foguete con outra misión diferente chamada Athena, que orbitará arredor do asteroide 2 Pallas, o terceiro asteroide máis grande do Sistema Solar. En 2020 anunciouse que o Falcon Heavy con Psyche incluirá dous minisatélites para estudar a atmosfera marciana e os asteroides binarios, aparellos denominados respectivamente EscaPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) e Janus.

Metas científicas
miniatura|240px|Múltiples imaxes de 16 Psyche tomadas polo Very Large Telescope.
miniatura|O padrón Widmanstätten, que se pode encontrar dentro dos meteoritos de ferro–niquel, coa mesma clasificación que o asteroide 16 Psyche.
A diferenciación foi un proceso fundamental na configuración de moitos asteroides e de tódolos planetas terrestres, e o exame directo dun núcleo planetario podería mellorar a comprensión deste proceso. A misión Psyche determinará a xeoloxía, forma, composición elemental, campo magnético e distribución da masa de 16 Psyche. Espérase que tras esta misión se comprenda mellor da formación planetaria e a estrutura interna dos mesmos.

O obxectivo global desta misión é:
 Comprender un elemento básico no proceso de formación dos planetas aínda non examinado: os núcleos de ferro.
 Analizar o interior dos planetas terrestres, incluída a Terra, analizando directamente o interior dun corpo diferenciado, que doutro xeito non podería facerse.
 Explorar un novo tipo de mundo, constituído de metal.

Os obxectivos específicos son:
 Determinar se 16 Psyche é un núcleo ou se é material non fundido.
 Determinar a idade relativa de cada unha das rexións da superficie de 16 Psyche.
 Determinar se os corpos metálicos pequenos incorporan os mesmos elementos lixeiros que se supoñen no núcleo de alta presión da Terra.
 Determinar se 16 Psique se formou en condicións máis oxidantes ou máis redutoras que o núcleo da Terra.
 Caracterizar a topografía de 16 Psique.

As cuestións científicas que abordará a misión son:
 É 16 Psyche o núcleo desposuído dun planetesimal diferenciado, ou formouse como un corpo rico en ferro? Cales foron os elementos básicos na construción dos planetas? Os planetesimales que se formaron preto do Sol tiñan composicións moi diferentes?
 Se 16 Psyche perdeu o seu manto, cando e como aconteceu?
 Se 16 Psyche algunha vez estivo fundido, solidificouse de dentro cara a fóra ou de fóra cara a dentro?
 16 Psyche xerou unha dínamo magnética ó arrefriarse?
 Cales son os principais elementos de aliaxe que coexisten no metal de ferro do núcleo?
 Cales son a características clave da superficie xeolóxica e a topografía global? 16  Psyche vese radicalmente diferente dos corpos  pedregosos e xeados coñecidos?
 En que se diferencian os cráteres dun corpo metálico dos dun rocha ou xeo?

Equipamento científico
Psique voará cunha carga útil de , que consta de catro instrumentos científicos:

 O xerador de imaxes multiespectrales proporcionará imaxes de alta resolución utilizando filtros para discriminar entre os compoñentes metálicos e de silicato.
 O espectrómetro de raios gamma e neutróns analizará e mapeará a composición elemental do asteroide.
 O  magnetómetro medirá e analizará o campo magnético remanente do asteroide.
 A investigación científica da gravidade utilizará o sistema de radiocomunicacións da banda X (microondas) para medir o campo de gravidade do asteroide e deducir a súa estrutura interior.

A sonda espacial tamén probará tecnoloxía experimental de comunicación láser denominada Deep Space Optical Communications. Espérase que o dispositivo poida aumentar o rendemento e a eficiencia nas comunicacións de naves espaciais de 10 a 100 veces por riba dos sistemas convencionais. Os raios láser da sonda espacial serán recibidos por un telescopio terrestre no observatorio Palomar en California.

Propulsión
esquerda|miniatura|O sistema de propulsión eléctrica de 16 Psyche utilizá propulsores de efecto Hall SPT-140 alimentados polos seus paneis solares. Na parte superior dereita desta imaxe móstrase un primeiro propulsor de efecto Hall SPT-140 utilizado para probas en terra.
 SPT-140  Parámetro/unidades  Tipo  Propulsor de efecto Hall Potencia  Max: 4.5 kWMin: 900 W
Rendemento da matriz solar:

na Terra: 20 kWen : 2.3 kW Impulso específico (Isp)  1800 s Impulso total  8.2 MN·s Propulsión  280 mN  Masa do propulsor  8.5 kg Masa do propelente  ≈ 425 kg de xenon 
Esta misión utilizará un motor modelo SPT-140, un propulsor de efecto Hall, que emprega propulsión eléctrica solar, no cal a electricidade xerada polos paneis solares se transmite a un motor de reacción eléctrico, no canto de usar propulsión química. O propulsor ten unha potencia nominal operativa de 4.5 kW, mais funcionará con aproximadamente 900 watts durante longos períodos.

O SPT-140 (SPT significa Stationary Plasma Thruster) é un sistema de propulsión inventado en Rusia por OKB Fakel e desenvolvido polo centro de investigación Glenn da NASA, Space Systems Loral e Pratt & Whitney dende finais da década de 1980. O propulsor SPT-140 probouse por primeira vez nos Estados Unidos no ano 2002 cunha unidade de 3,5 kW como parte do programa de tecnoloxía de propulsión de foguetes de alto rendemento integrado da Forza Aérea dos Estados Unidos de América. O uso de propulsores eléctricos solares permitirá que a nave espacial chegue a 16 Psique (a 3,3 unidades astronómicas) moito máis rápido consumindo só un 10% do propelente que necesitaría usando a propulsión química convencional.

A electricidade será xerada por paneis solares dispostos a ambos lados da sonda espacial cunha disposición en forma de X, con cinco paneis en cada lado. Antes de que se modificase a traxectoria prevista inicialmente para a misión os paneis dispoñíanse en liña recta, con só catro paneis a cada lado da sonda espacial.

Operacións
Lanzamento e traxectoria
O lanzamento está previsto para xullo de 2022 nun foguete Falcon Heavy. O custo do lanzamento, incluídas as cargas secundarias, é de 117 millóns USD. Psyche lanzarase describindo traxectoria que usará asistencia gravitacional de Marte o 23 de maio de 2023, en dirección ó cinto de asteroides, alcanzando o asteroide Psyche.

Órbita
Psyche chegará ó asteroide 16 Psyche e entrará en órbita o 31 de xaneiro de 2026. A nave espacial orbitará describindo réximes decrecentes. Inicialmente, órbita A, situará a nave espacial nunha órbita de  para determinar o campo magnético e efectuar a cartografía preliminar durante 56 días. Logo aproximarase, situándose na órbita  B, a  do asteroide durante 76 días, para elaborar a topografía e estudar o campo magnético. A continuación achegarase, órbita  C, a , permanecendo durante 100 días para facer un estudo da gravidade e proseguir coa observación do campo magnético. Finalmente, a sonda espacial entrará na órbita D, situándose a  para determinar a composición química da superficie utilizando os espectrómetros de raios gamma e neutróns. Tamén tomará imaxes periodicamente, analizará a gravidade e os campos magnéticos. A misión está planificada para orbitar arredor do asteroide durante polo menos 21 meses.

Notas
Todas as referencias en inglés agás cando se indique o contrario

 Véxase tamén 

Outros artigos
 16 Psyche

Ligazóns externas
 Sitio web da misión en NASA.gov
  Sitio web da misión da Universidade Estatal de Arizona

Categoría:Sondas espaciais