La NASA vuole usare il sole per alimentare future missioni nello spazio profondo

NASA/JPL-Caltech/ASU

Nell'agosto 2022 una sonda della NASA ha chiamato Psiche partirà per esplorare un gigantesco asteroide metallico chiamato Psyche 16, per aiutare gli scienziati a saperne di più su come si formano i pianeti. Il modo in cui Psyche raggiunge il suo obiettivo, tuttavia, sarà diverso dalle tipiche missioni della NASA.

Basandosi sulla tecnologia utilizzata nelle missioni precedenti, incluso Alba e Spazio profondo 1 , l'energia solare aiuterà a spingere Psiche nello spazio profondo. Se ciò avrà successo, potrebbe essere l'inizio di una nuova era di utilizzo di sonde più efficienti dal punto di vista del consumo di carburante sia per l'esplorazione spaziale che per le missioni commerciali.

I veicoli spaziali tradizionali si basano sulle reazioni chimiche tra una combinazione di combustibili liquidi per spostarsi piuttosto che sull'elettricità. Psyche utilizzerà due giganteschi pannelli solari per convertire l'energia solare in elettricità che alimenterà quattro propulsori ionici. Quell'elettricità trasformerà i serbatoi di gas xeno (lo stesso tipo usato nei fari delle auto) in ioni xeno, che i quattro propulsori di Psiche espelleranno per spingere delicatamente il veicolo spaziale verso l'asteroide, che orbita tra Marte e Giove, a più di 1,5 miliardi di miglia dalla Terra .

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Mentre altri veicoli spaziali, come Lucia , hanno utilizzato l'energia solare per azionare gli strumenti, Psyche sarà tra le prime missioni nello spazio profondo della NASA a utilizzare l'energia solare sia per le operazioni a bordo che per la propulsione.

Paolo Lozzano , direttore del laboratorio di propulsione spaziale del MIT, afferma che Psyche potrebbe gettare le basi per ulteriori esplorazioni spaziali a energia solare. Alla fine, la tecnologia potrebbe aiutarci a indagare su più oggetti celesti per periodi più lunghi e potenzialmente rendere più convenienti e fattibili le missioni con equipaggio umano al di fuori dell'orbita terrestre.

In realtà apre la possibilità di esplorare e commercializzare lo spazio in un modo che non abbiamo mai visto prima, dice Lozano.

Poiché un veicolo spaziale che utilizza la propulsione solare-elettrica richiede meno propellente di uno alimentato chimicamente, ha più spazio a bordo per il carico, gli strumenti scientifici e, un giorno, gli astronauti. Una società, Sistemi d'azione , sta sviluppando propulsori ionici più efficienti per Cubesat, satelliti più grandi e altri veicoli spaziali.

La tecnologia di propulsione solare è già comune nei satelliti che orbitano attorno alla Terra, ma fino ad ora non è stata un'alternativa abbastanza potente ai motori alimentati chimicamente da essere utilizzata così spesso nei veicoli spaziali diretti nello spazio profondo. I progressi nella propulsione elettrica solare cambieranno le cose.

La tecnologia alla base di Psyche ha avuto il suo primo grande test in Dawn, un'astronave esplorativa che utilizzava l'energia solare e propulsori ionici. Dawn alla fine è rimasta in silenzio mentre orbitava attorno al pianeta nano Cerere (dove rimarrà in orbita per decenni) nel 2018, tre anni dopo la fine della missione. Questi propulsori possono funzionare per anni senza rimanere senza carburante, ma forniscono una spinta relativamente bassa rispetto alla propulsione convenzionale.

I propulsori di Psyche saranno in grado di generare una spinta tre volte superiore rispetto ai suoi predecessori e, circa un anno dopo il lancio, riceverà un aiuto dall'attrazione gravitazionale di Marte per cambiare la sua traiettoria prima di raggiungere il suo obiettivo nel 2026.

Dopodiché, Psyche trascorrerà poco meno di due anni in orbita attorno all'asteroide. La sua missione sarà esaminare il nucleo di ferro dell'asteroide per determinare se ha gli stessi elementi che sono stati scoperti nel nucleo ad alta pressione della Terra, il che può aiutare i ricercatori a saperne di più su come si formano i pianeti.

Sebbene non possiamo visualizzare direttamente il nucleo terrestre, Psyche utilizzerà un imager multispettrale, uno strumento che utilizza filtri e due telecamere per ottenere dati geologici, compositivi e topografici ad alta risoluzione dall'asteroide. Se il suo nucleo si rivelasse simile a quello di piccoli pianeti rocciosi, gli scienziati potrebbero determinare se i due hanno origini simili. Poiché si pensa che Psiche 16 (l'asteroide) sia il nucleo di un pianeta che non si è formato, uno sguardo da vicino potrebbe fornire dettagli sulla formazione del sistema solare interno.

Nel 2017, Psyche è stata scelta come una delle due missioni del Discovery Program della NASA, una serie di missioni a basso costo verso obiettivi intorno al sistema solare. Guidato in parte dall'Arizona State University, Psyche aveva un limite di sviluppo di circa 450 milioni di dollari per garantire che potesse arrivare fino allo spazio profondo. Ma più un veicolo spaziale si allontana dal sole, più diventa difficile per i suoi pannelli solari catturare la luce solare e alimentare i suoi propulsori ionici. Ecco perché una volta che Psiche avrà superato Marte, dovrà rallentare.

Per andare ancora oltre, potrebbe essere necessario fare affidamento su veicoli spaziali propulsione termica nucleare , che sta sviluppando anche la NASA.

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