Psique (nave espacial) - Psyche (spacecraft)

Psique
PSYCHE.jpg
Uma ilustração da nave espacial Psyche
Tipo de missão Asteróide orbital
Operador
Local na rede Internet
Duração da missão Cruzeiro: 3,5 anos (planejado)
Ciência: 21 meses em órbita
(2026-2027) (planejado)
Propriedades da espaçonave
Nave espacial Psique
Fabricante Maxar Technologies
Massa de lançamento 2.608 kg (5.750 lb)
Massa seca 1.648 kg (3.633 lb)
Massa de carga útil 30 kg (66 lb)
Poder 4,5 kW
Início da missão
Data de lançamento Agosto de 2022
Foguete Falcon Heavy
Local de lançamento Centro Espacial Kennedy , LC-39A
Contratante SpaceX
Sobrevôo de Marte
Abordagem mais próxima 23 de maio de 2023
Distância 500 km (310 mi)
16 Psyche orbiter
Inserção orbital 31 de janeiro de 2026
Psyche insignia.svg
Patch missão psiquê
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Psiquê é uma missão orbital planejada que irá explorar a origem dos núcleos planetários estudando o asteróide metálico de mesmo nome . Lindy Elkins-Tanton, da Arizona State University, é a principal investigadora que propôs esta missão para o Programa de Descoberta da NASA. O Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA administrará o projeto.

16 Psiquê é o asteróide do tipo M mais pesado conhecido , e acredita-se que seja o núcleo de ferro exposto de um protoplaneta , o que resta de uma colisão violenta com outro objeto que arrancou seu manto e crosta . As observações de radar do asteróide da Terra indicam uma composição de ferro-níquel. Em 4 de janeiro de 2017, a missão Psyche foi selecionada para a missão Discovery # 14 da NASA.

História

Psyche foi enviada como parte de uma chamada de propostas para o Programa de Descoberta da NASA, encerrada em fevereiro de 2015. Ela foi selecionada em 30 de setembro de 2015, como uma das cinco finalistas e premiada com US $ 3 milhões para o desenvolvimento de conceitos adicionais. Um aspecto da seleção foi suportar a "visita ao local", na qual cerca de 30 funcionários da NASA vêm e entrevistam, inspecionam e questionam os proponentes e seus planos.

Em 4 de janeiro de 2017, Lucy e Psyche foram selecionadas para as 13ª e 14ª missões Discovery, respectivamente, com lançamento para Psyche previsto para 2023. Em maio de 2017, a data de lançamento foi adiada para atingir uma trajetória mais eficiente, com lançamento em julho de 2022 a bordo um veículo de lançamento SpaceX Falcon Heavy chegando em 31 de janeiro de 2026 com uma assistência gravitacional de Marte em 23 de maio de 2023.

Visão geral da missão

A nave espacial Psyche é projetada com propulsão elétrica solar , e a carga científica deve incluir um gerador de imagens multiespectral , um magnetômetro e um espectrômetro de raios gama .

Os dados mostram que o asteróide 16 Psyche tem um diâmetro de 222 km (138 mi). Os cientistas pensam que 16 Psyche pode ser o núcleo exposto de um planeta primitivo que poderia ter sido tão grande quanto Marte e perdeu sua superfície em uma série de colisões violentas. Sua composição e densidade correspondem aos meteoritos mesosideritas e é provavelmente seu corpo original.

A missão tem como meta o lançamento em agosto de 2022 e chegar em quatro anos para realizar 21 meses de ciência. A espaçonave está programada para ser construída pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) em colaboração com SSL (anteriormente Space Systems / Loral) e a Arizona State University .

Foi proposto que o lançamento do foguete poderia ser compartilhado com uma missão separada chamada Athena , que realizaria um único sobrevôo do asteróide 2 Pallas , o terceiro maior asteróide do Sistema Solar . Em maio de 2020, foi anunciado que o Falcon Heavy carregando Psyche incluiria duas cargas úteis secundárias smallsat para estudar a atmosfera marciana e asteróides binários, chamados EscaPADE ( Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers ) e Janus respectivamente, mas em setembro de 2020, o EscaPADE A sonda da atmosfera de Marte foi removida do plano.

Metas e objetivos científicos

Uma ilustração que descreve o alvo da missão Psyche da NASA: o asteróide rico em metal Psyche, no cinturão de asteróides principal entre Marte e Júpiter.
Um modelo 3D de 16 Psyche com base em dados da curva de luz.

A diferenciação foi um processo fundamental na formação de muitos asteróides e todos os planetas terrestres , e a exploração direta de um núcleo poderia aumentar muito a compreensão desse processo. A missão Psyche visa caracterizar a geologia, a forma, a composição elementar, o campo magnético e a distribuição de massa de Psyche . Espera-se que esta missão aumente a compreensão da formação planetária e de seus interiores.

Especificamente, os objetivos científicos para a missão são:

  • Compreenda um bloco de construção até então inexplorado da formação de planetas: núcleos de ferro.
  • Olhe para dentro dos planetas terrestres, incluindo a Terra, examinando diretamente o interior de um corpo diferenciado, que de outra forma não poderia ser visto.
  • Explore um novo tipo de mundo, feito de metal.

Os objetivos científicos são:

  • Determine se 16 Psique é um núcleo ou se é uma matéria não fundida.
  • Determine as idades relativas das regiões da superfície de 16 Psiquê.
  • Determine se pequenos corpos de metal incorporam os mesmos elementos leves que são esperados no núcleo de alta pressão da Terra.
  • Determine se 16 Psyche foi formada em condições mais oxidantes ou mais redutoras do que o núcleo da Terra.
  • Caracterize a topografia de 16 Psiquê .

As questões científicas que esta missão visa abordar são:

  • A Psiquê 16 é o núcleo despojado de um planetesimal diferenciado ou foi formada como um corpo rico em ferro? Quais foram os blocos de construção dos planetas? Os planetesimais que se formaram perto do Sol tinham composições volumosas muito diferentes?
  • Se 16 Psiquê foi despojado de seu manto , quando e como isso ocorreu?
  • Se Psiquê 16 já foi fundido, solidificou-se de dentro para fora ou de fora para dentro?
  • O 16 Psyche produziu um dínamo magnético ao esfriar?
  • Quais são os principais elementos de liga que coexistem no metal de ferro do núcleo?
  • Quais são as principais características da superfície geológica e da topografia global? 16 Psiquê parece radicalmente diferente dos corpos rochosos e gelados conhecidos?
  • Como as crateras em um corpo de metal diferem daquelas em rocha ou gelo?

Instrumentos

Psiquê voará com uma carga útil de 30 kg (66 lb), consistindo de quatro instrumentos científicos:

A espaçonave também testará uma tecnologia experimental de comunicação a laser chamada Deep Space Optical Communications (DSOC). Espera-se que o dispositivo seja capaz de aumentar o desempenho e a eficiência das comunicações da espaçonave de 10 a 100 vezes em relação aos meios convencionais. Os feixes de laser da espaçonave serão recebidos por um telescópio terrestre no Observatório Palomar, na Califórnia .

Propulsão

O sistema de propulsão elétrica do Psyche usa propulsores de efeito Hall SPT-140 alimentados por seus painéis solares. A foto mostra um propulsor SPT-140 idêntico aos que serão usados ​​no Psyche sendo testado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
SPT-140 Parâmetro / unidades
Modelo Propulsor de efeito Hall
Poder Máx .: 4,5 kW
Mínimo: 900 watts

Desempenho da matriz solar:

Na Terra: 20 kW
Em 16 Psique : 2,3 kW

Impulso específico (I sp ) 1800 segundos
Impulso total 8,2 MN · s
Impulso 280 mN
Massa do propulsor 8,5 kg
Massa propelente ≈ 425 kg de xenônio

Esta missão usará o motor modelo SPT-140 , um propulsor de efeito Hall que utiliza propulsão elétrica solar , onde a eletricidade gerada a partir de painéis solares é transmitida para um motor de foguete elétrico, em vez de quimicamente. O propulsor é nominalmente avaliado em 4,5 kW de potência operacional, mas também operará por longos períodos em cerca de 900 watts. Psiquê será a primeira missão a usar propulsores de efeito Hall além da órbita lunar.

O SPT-140 (SPT significa Stationary Plasma Thruster ) é um sistema de propulsão comercial de linha de produção inventado na Rússia por OKB Fakel e desenvolvido pelo Glenn Research Center da NASA , Space Systems Loral e Pratt & Whitney desde o final dos anos 1980. O propulsor SPT-140 foi testado pela primeira vez nos EUA como uma unidade de 3,5 kW em 2002, como parte do programa de Tecnologia de Propulsão de Foguete de Alto Retorno Integrado da Força Aérea. O uso de propulsores elétricos solares permitirá que a espaçonave chegue a 16 psique (em 3,3 unidades astronômicas ) muito mais rápido, enquanto consome apenas 10% do propelente que seria necessário usando a propulsão química convencional.

A eletricidade será gerada por painéis solares bilaterais em configuração em forma de X, com cinco painéis de cada lado. Antes de a missão avançar com uma nova trajetória, os painéis deveriam ser dispostos em linhas retas, com apenas quatro painéis de cada lado da espaçonave.

Operações

Lançamento e trajetória

O lançamento está planejado para agosto de 2022 em um veículo Falcon Heavy . O custo do lançamento, incluindo cargas úteis secundárias, é de US $ 117 milhões. Psiquê será lançado em uma trajetória que realizará uma manobra de assistência à gravidade além de Marte em 23 de maio de 2023, em direção ao cinturão de asteróides, e interceptará o asteróide Psiquê.

Regimes de órbita

Psyche encontrará 16 asteróides Psyche e entrará em órbita em 31 de janeiro de 2026. A espaçonave orbitará em altitudes ou regimes decrescentes. Seu primeiro regime, Orbit A , verá a espaçonave entrar em uma órbita de 700 km (430 mi) para caracterização do campo magnético e mapeamento preliminar por um período de 56 dias. Em seguida, descerá para a Órbita B , definida a 290 km (180 mi) de altitude por 76 dias, para topografia e caracterização do campo magnético. Em seguida, descerá para a Órbita C , a 170 km (110 mi) de altitude por 100 dias para realizar investigações de gravidade e continuar as observações do campo magnético. Finalmente, o orbitador entrará na Órbita D , definida em 85 km (53 mi) para determinar a composição química da superfície usando seus espectrômetros de raios gama e nêutrons. Ele também irá adquirir imagens contínuas, gravidade e mapeamento de campo magnético. A missão está planejada para orbitar o asteróide por pelo menos 21 meses.

Estações terrestres para link de laser

Os feixes de laser da espaçonave serão recebidos por um telescópio terrestre no Observatório Palomar, na Califórnia. Feixes de laser para a espaçonave serão enviados de um telescópio menor no JPL Table Mountain Facility .

Veja também

Referências

links externos