Psyche es una misión orbitadora planificada que explorará el origen de los núcleos planetarios mediante el estudio del asteroide metálico del mismo nombre . [5] Lindy Elkins-Tanton de la Universidad Estatal de Arizona es la investigadora principal que propuso esta misión para el Programa Discovery de la NASA. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) administrará el proyecto.
Tipo de misión | Orbitador de asteroides | |||||||||
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Operador | ||||||||||
Sitio web |
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Duración de la misión | Crucero: 3,5 años (planeado) Ciencia: 21 meses en órbita (2026-2027) (planeado) | |||||||||
Propiedades de la nave espacial | ||||||||||
Astronave | Psique | |||||||||
Fabricante | Tecnologías Maxar [1] | |||||||||
Masa de lanzamiento | 2.608 kg (5.750 libras) [2] | |||||||||
Secado masivo | 1.648 kg (3.633 libras) [3] | |||||||||
Masa de carga útil | 30 kg (66 libras) | |||||||||
Energía | 4,5 kW | |||||||||
Inicio de la misión | ||||||||||
Fecha de lanzamiento | Agosto 2022 | |||||||||
Cohete | Halcón pesado [4] | |||||||||
Sitio de lanzamiento | Centro espacial Kennedy , LC-39A | |||||||||
Contratista | SpaceX | |||||||||
Sobrevuelo de Marte | ||||||||||
Acercamiento más cercano | 23 de mayo de 2023 | |||||||||
Distancia | 500 km (310 millas) | |||||||||
16 Psique orbitador | ||||||||||
Inserción orbital | 31 de enero de 2026 | |||||||||
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Parche de misión Psyche |
16 Psyche es el asteroide de tipo M más pesado conocido , y se cree que es el núcleo de hierro expuesto de un protoplaneta , [6] el remanente de una violenta colisión con otro objeto que arrancó su corteza exterior . Las observaciones de radar del asteroide desde la Tierra indican una composición de hierro y níquel. [7] El 4 de enero de 2017, la misión Psyche fue seleccionada para la misión Discovery # 14 de la NASA. [8]
Historia
Psyche se presentó como parte de una convocatoria de propuestas para el programa Discovery de la NASA que se cerró en febrero de 2015. Fue preseleccionada el 30 de septiembre de 2015, como uno de los cinco finalistas y recibió 3 millones de dólares para un mayor desarrollo del concepto. [5] [9] Un aspecto de la selección fue soportar la "visita al sitio" en la que cerca de 30 miembros del personal de la NASA vienen y entrevistan, inspeccionan y cuestionan a los proponentes y su plan. [10]
El 4 de enero de 2017, Lucy y Psyche fueron seleccionadas para las misiones Discovery 13 y 14, respectivamente, y el lanzamiento de Psyche está programado para 2023. [11] En mayo de 2017, la fecha de lanzamiento se adelantó para apuntar a una trayectoria más eficiente, lanzando en Julio de 2022 a bordo de un vehículo de lanzamiento SpaceX Falcon Heavy y llegará el 31 de enero de 2026 con un asistente de gravedad de Marte el 23 de mayo de 2023. [12]
Resumen de la misión
La nave espacial Psyche utilizará propulsión eléctrica solar , [13] [14] y la carga útil científica será un generador de imágenes multiespectral , un magnetómetro y un espectrómetro de rayos gamma . [14] [15]
Los datos muestran que el asteroide 16 Psyche tiene un diámetro de 222 km (138 mi). [16] Los científicos creen que 16 Psyche podría ser el núcleo expuesto de un planeta primitivo que podría haber sido tan grande como Marte y haber perdido su superficie en una serie de violentas colisiones. [11] Su composición y densidad coinciden con los meteoritos de mesosiderita y es probable que sea su cuerpo padre. [17]
La misión se lanzará en agosto de 2022 [4] y llegará en cuatro años para realizar 21 meses de ciencia. La nave espacial será construida por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) en colaboración con SSL (anteriormente Space Systems / Loral) y la Universidad Estatal de Arizona . [18]
Se propuso que el lanzamiento del cohete podría compartirse con una misión separada llamada Athena , que realizaría un solo sobrevuelo del asteroide 2 Pallas , el tercer asteroide más grande del Sistema Solar . [19] En mayo de 2020, se anunció que el Falcon Heavy que transportaba Psyche incluiría dos cargas útiles secundarias smallsat para estudiar la atmósfera marciana y los asteroides binarios, llamados EscaPADE ( Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers ) y Janus respectivamente, [12] pero en septiembre de 2020, la sonda atmosférica EscaPADE Mars fue eliminada del plan. [20]
Metas y objetivos científicos
La diferenciación fue un proceso fundamental en la configuración de muchos asteroides y todos los planetas terrestres , y la exploración directa de un núcleo podría mejorar en gran medida la comprensión de este proceso. La misión Psyche caracterizará la geología, la forma, la composición elemental, el campo magnético y la distribución de masa de 16 Psyche . Se espera que esta misión aumente la comprensión de la formación y los interiores planetarios .
Específicamente, los objetivos científicos de la misión son:
- Comprender un bloque de construcción de planetas previamente inexplorado: los núcleos de hierro.
- Mire dentro de los planetas terrestres, incluida la Tierra, examinando directamente el interior de un cuerpo diferenciado, que de otro modo no se podría ver.
- Explore un nuevo tipo de mundo, hecho de metal.
Los objetivos científicos son:
- Determina si 16 Psyche es un núcleo o si es material sin fundir.
- Determine las edades relativas de las regiones de la superficie de 16 Psyche.
- Determine si los cuerpos metálicos pequeños incorporan los mismos elementos ligeros que se esperan en el núcleo de alta presión de la Tierra.
- Determina si 16 Psyche se formó en condiciones más oxidantes o más reductoras que el núcleo de la Tierra.
- Caracteriza la topografía de 16 Psyche .
Las cuestiones científicas que abordará esta misión son: [6]
- ¿Es 16 Psyche el núcleo despojado de un planetesimal diferenciado , o se formó como un cuerpo rico en hierro? ¿Cuáles eran los componentes básicos de los planetas? ¿Los planetesimales que se formaron cerca del Sol tenían composiciones de masa muy diferentes?
- Si 16 Psyche fue despojado de su manto , ¿cuándo y cómo ocurrió?
- Si 16 Psyche se fundió una vez, ¿se solidificó de adentro hacia afuera o de afuera hacia adentro?
- ¿16 Psyche produjo una dínamo magnética mientras se enfriaba?
- ¿Cuáles son los principales elementos de aleación que coexisten en el metal de hierro del núcleo?
- ¿Cuáles son las características clave de la superficie geológica y la topografía global? ¿16 Psyche se ve radicalmente diferente de los cuerpos pedregosos y helados conocidos?
- ¿En qué se diferencian los cráteres de un cuerpo metálico de los de la roca o el hielo?
Instrumentos
Psyche volará una carga útil de 30 kg (66 lb), [2] que consta de cuatro instrumentos científicos: [10]
- El generador de imágenes multiespectral proporcionará imágenes de alta resolución utilizando filtros para discriminar entre componentes metálicos y de silicato.
- El espectrómetro de rayos gamma y neutrones analizará y mapeará la composición elemental del asteroide.
- El magnetómetro medirá y mapeará el campo magnético remanente del asteroide.
- La investigación de la ciencia de la gravedad en banda X utilizará el sistema de telecomunicaciones por radio de banda X ( microondas ) para medir el campo gravitatorio del asteroide y deducir su estructura interior.
La nave espacial también probará una tecnología de comunicación láser experimental llamada Deep Space Optical Communications (DSOC). [21] Se espera que el dispositivo pueda aumentar el rendimiento y la eficiencia de las comunicaciones de la nave espacial entre 10 y 100 veces más que los medios convencionales. [21] [22] Los rayos láser de la nave espacial serán recibidos por un telescopio terrestre en el Observatorio Palomar en California . [23]
Propulsión
SPT-140 | Parámetro / unidades [24] [25] |
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Tipo | Propulsor de efecto Hall |
Energía [26] | Máx .: 4,5 kW Mín .: 900 vatios Rendimiento de la matriz solar: En la Tierra: 20 kW |
Impulso específico (I sp ) | 1800 segundos |
Impulso total | 8,2 MN · s |
Empuje | 280 mN [25] |
Masa del propulsor | 8,5 kilogramos |
Masa propulsora | ≈ 425 kg de xenón [25] |
Esta misión utilizará el motor modelo SPT-140 , un propulsor de efecto Hall que utiliza propulsión eléctrica solar , donde la electricidad generada a partir de paneles solares se transmite a un motor de cohete eléctrico, en lugar de propulsado químicamente. [13] [27] [28] El propulsor tiene una potencia nominal nominal de 4,5 kW, [29] pero también funcionará durante períodos prolongados a unos 900 vatios. [27] Psyche será la primera misión en utilizar propulsores de efecto Hall más allá de la órbita lunar. [30]
El SPT-140 (SPT significa Stationary Plasma Thruster ) es un sistema de propulsión comercial de línea de producción [2] que fue inventado en Rusia por OKB Fakel y desarrollado por el Centro de Investigación Glenn de la NASA , Space Systems Loral y Pratt & Whitney desde finales de la década de 1980. . [31] [32] El propulsor SPT-140 se probó por primera vez en EE. UU. Como una unidad de 3,5 kW en 2002 como parte del programa de tecnología de propulsión de cohetes de alto rendimiento integrado de la Fuerza Aérea. [29] [2] El uso de propulsores eléctricos solares permitirá que la nave espacial llegue a 16 Psyche (a 3.3 unidades astronómicas ) mucho más rápido mientras consume solo el 10% del propulsor que necesitaría usando propulsión química convencional. [ cita requerida ]
La electricidad será generada por paneles solares bilaterales en una configuración en forma de X, con cinco paneles a cada lado. Antes de que la misión avanzara con una nueva trayectoria, los paneles debían estar dispuestos en líneas rectas, con solo cuatro paneles a cada lado de la nave espacial. [33]
Operaciones
Lanzamiento y trayectoria
El lanzamiento está previsto para agosto de 2022 en un vehículo Falcon Heavy . El costo del lanzamiento, incluidas las cargas útiles secundarias, es de 117 millones de dólares. [4] Psyche se lanzará en una trayectoria que realizará una maniobra de asistencia por gravedad más allá de Marte el 23 de mayo de 2023, hacia el cinturón de asteroides, e interceptará el asteroide Psyche. [34]
Regímenes de órbita
Psyche se encontrará con el asteroide 16 Psyche y entrará en órbita el 31 de enero de 2026. La nave espacial orbitaría a altitudes o regímenes decrecientes. [30] Su primer régimen, Órbita A , verá a la nave entrar en una órbita de 700 km (430 millas) para la caracterización del campo magnético y el mapeo preliminar por una duración de 56 días. Luego descenderá a la órbita B , fijada a 290 km (180 millas) de altitud durante 76 días, para la caracterización de la topografía y el campo magnético. Luego descenderá a la órbita C , a 170 km (110 millas) de altitud durante 100 días para realizar investigaciones de gravedad y continuar con las observaciones del campo magnético. Finalmente, el orbitador entrará en la Órbita D , fijada a 85 km (53 millas) para determinar la composición química de la superficie utilizando sus espectrómetros de rayos gamma y neutrones. También adquirirá imágenes continuas, gravedad y mapeo de campos magnéticos. La misión está planeada para orbitar el asteroide durante al menos 21 meses. [30]
Estaciones terrestres para enlace láser
Los rayos láser de la nave espacial serán recibidos por un telescopio terrestre en el Observatorio Palomar en California. [23] Los rayos láser a la nave espacial se enviarán desde un telescopio más pequeño en la instalación JPL Table Mountain . [23]
Ver también
- DAVINCI , una sonda atmosférica propuesta para Venus
- Meteorito de hierro
- VERITAS , un orbitador de Venus propuesto
Referencias
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- ^ https://www.youtube.com/watch?v=WUEkqnsMDLw
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enlaces externos
- Sitio web de la misión en NASA.gov
- Sitio web de la misión de la Universidad Estatal de Arizona
- Boyle, Alan (10 de septiembre de 2020). "First Mode gana un contrato de 1,8 millones de dólares para construir hardware para la misión Psyche al asteroide" . geekwire.com . Consultado el 28 de octubre de 2020 .