La NASA quiere usar el sol para impulsar futuras misiones en el espacio profundo

NASA/JPL-Caltech/ASU

En agosto de 2022, una sonda de la NASA llamada Psique se propondrá explorar un asteroide metálico gigante llamado Psyche 16, para ayudar a los científicos a aprender más sobre cómo se forman los planetas. Sin embargo, la forma en que Psyche alcanza su objetivo será diferente de las misiones típicas de la NASA.

Sobre la base de la tecnología utilizada en misiones anteriores, incluidos Amanecer y espacio profundo 1 , la energía solar ayudará a impulsar a Psyche al espacio profundo. Si eso tiene éxito, podría ser el comienzo de una nueva era en el uso de sondas más eficientes en combustible tanto para la exploración espacial como para las misiones comerciales.

Las naves espaciales tradicionales se basan en reacciones químicas entre una combinación de combustibles líquidos para moverse en lugar de electricidad. Psyche utilizará dos paneles solares gigantes para convertir la energía solar en electricidad que impulsará cuatro propulsores de iones. Esa electricidad convertirá los tanques de gas xenón (el mismo tipo que se usa en los faros de los automóviles) en iones de xenón, que los cuatro propulsores de Psyche expulsarán para impulsar suavemente la nave espacial hacia el asteroide, que orbita entre Marte y Júpiter, a más de 1.500 millones de millas de la Tierra. .

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Mientras que otras naves espaciales, como lucy , ha utilizado energía solar para operar instrumentos, Psyche será una de las primeras misiones de espacio profundo de la NASA en utilizar energía solar tanto para operaciones a bordo como para propulsión.

Paulo Lozano , director del laboratorio de propulsión espacial del MIT, dice que Psyche podría sentar las bases para una mayor exploración espacial con energía solar. Eventualmente, la tecnología podría ayudarnos a investigar múltiples objetos celestes durante períodos más largos y potencialmente hacer que las misiones tripuladas por humanos fuera de la órbita de la Tierra sean más asequibles y factibles.

De hecho, abre la posibilidad de explorar y comercializar el espacio de una manera que no habíamos visto antes, dice Lozano.

Debido a que una nave espacial que usa propulsión eléctrica solar requiere menos propulsor que una que funciona químicamente, tiene más espacio a bordo para carga, instrumentos científicos y, algún día, astronautas. Una compania, Accion Systems , está desarrollando propulsores de iones más eficientes para Cubesats, así como para satélites más grandes y otras naves espaciales.

La tecnología de propulsión solar ya es común en los satélites que orbitan la Tierra, pero hasta ahora no ha sido una alternativa lo suficientemente potente a los motores de propulsión química para ser utilizada con tanta frecuencia en las naves espaciales que se dirigen al espacio profundo. Los avances en la propulsión eléctrica solar cambiarán eso.

La tecnología detrás de Psyche tuvo su primera prueba importante en Dawn, una nave espacial de exploración que usaba energía solar y propulsores de iones. Dawn finalmente se quedó en silencio mientras orbitaba el planeta enano Ceres (donde permanecerá en órbita durante décadas) en 2018, tres años después de que se suponía que la misión terminaría. Estos propulsores pueden funcionar durante años sin quedarse sin combustible, pero proporcionan un empuje relativamente bajo en comparación con la propulsión convencional.

Los propulsores de Psyche podrán generar tres veces más empuje que sus predecesores, y aproximadamente un año después del lanzamiento, recibirá ayuda de la atracción gravitacional de Marte para cambiar su trayectoria antes de alcanzar su objetivo en 2026.

Después de eso, Psyche pasará poco menos de dos años orbitando el asteroide. Su misión será examinar el núcleo de hierro del asteroide para determinar si tiene los mismos elementos que se han descubierto en el núcleo de alta presión de la Tierra, lo que puede ayudar a los investigadores a aprender más sobre cómo se forman los planetas.

Aunque no podemos ver directamente el núcleo de la Tierra, Psyche utilizará un generador de imágenes multiespectrales, un instrumento que utiliza filtros y dos cámaras para obtener datos geológicos, de composición y topográficos de alta resolución del asteroide. Si su núcleo resulta similar al de los pequeños planetas rocosos, los científicos podrían determinar si los dos tienen orígenes similares. Debido a que se cree que Psyche 16 (el asteroide) es el núcleo de un planeta que no se formó, una mirada de cerca podría proporcionar detalles sobre la formación del sistema solar interior.

En 2017, Psyche fue elegida como una de las dos misiones del Programa Discovery de la NASA, una serie de misiones de bajo costo a objetivos en todo el sistema solar. Dirigida en parte por la Universidad Estatal de Arizona, Psyche tenía un límite de desarrollo de aproximadamente $ 450 millones para garantizar que pudiera llegar al espacio profundo. Pero cuanto más se aleja una nave espacial del sol, más difícil se vuelve para sus paneles solares capturar la luz solar y alimentar sus propulsores de iones. Es por eso que una vez que Psyche haya pasado Marte, tendrá que reducir la velocidad.

Para ir aún más lejos, es posible que las naves espaciales deban confiar en propulsión térmica nuclear , que la NASA también está desarrollando.

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