En agosto de 2022, la sonda de la NASA Psyche se pondrá en marcha para explorar un asteroide metálico gigante denominado Psyche 16, con el objetivo de ayudar a los científicos a comprender mejor la formación de los planetas. Pero la manera en la que Psyche alcanzará su objetivo de estudio será diferente de las otras misiones típicas de la NASA.

A partir de la tecnología utilizada en misiones anteriores, incluidas Dawn y Deep Space 1, será la energía solar la que ayude a impulsar a Psyche hacia el espacio profundo. Si tiene éxito, podría convertirse en el inicio de una nueva era en el uso de sondas más eficientes en cuanto a combustible, tanto para la exploración espacial como para misiones comerciales.

Para poder moverse, las naves espaciales tradicionales dependen de las reacciones químicas entre una combinación de combustibles líquidos, no de la electricidad. Psyche utilizará dos paneles solares gigantes para convertir la energía solar en electricidad que alimentará cuatro propulsores de iones. Esa electricidad convertirá los tanques de gas xenón (el mismo tipo que se usa en los faros de los coches) en iones de xenón, que los cuatro propulsores de Psyche expulsarán para empujar suavemente la nave espacial hacia el asteroide, que orbita entre Marte y Júpiter, a más de 2.400 kilómetros de la Tierra.

Mientras que otras naves espaciales, como Lucy, han utilizado energía solar para alimentar sus instrumentos, Psyche será una de las primeras misiones de la NASA en el espacio profundo en utilizar energía solar tanto para operaciones a bordo como para la propulsión.

El director del Laboratorio de Propulsión Espacial del MIT, Paulo Lozano, cree que Psyche podría sentar las bases para una mayor exploración espacial con energía solar. Con el tiempo, esa tecnología podría ayudarnos a investigar objetos celestes durante períodos más largos y podría hacer que las misiones tripuladas fuera de la órbita de la Tierra sean más asequibles y factibles.

"De hecho, esto abre la posibilidad de explorar y comercializar el espacio de una manera inédita", afirma Lozano.

Una nave espacial que utiliza propulsión eléctrica solar requiere menos carburante que la de propulsión química, lo que aumenta el espacio disponible a bordo para la carga, instrumentos científicos y, algún día, para los astronautas. La empresa Accion Systems está desarrollando propulsores de iones más eficientes para Cubesats, así como para satélites más grandes y para otras naves espaciales.

La tecnología de propulsión solar ya es común en los satélites que orbitan la Tierra, pero hasta ahora no resultaban una alternativa suficientemente potente a los motores de propulsión química para su uso con tanta frecuencia en las naves espaciales dirigidas al espacio profundo. Los avances en la propulsión eléctrica solar cambiarán eso.

La tecnología detrás de Psyche tuvo su primera gran prueba en la nave espacial de exploración Dawn, que utilizaba energía solar y propulsores de iones. Dawn se apagó a finales de 2018 mientras orbitaba el planeta enano Ceres (en cuya órbita permanecerá durante décadas), tres años después de la fecha estimada para el fin de su misión. Estos propulsores pueden funcionar durante años y no 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, recibirán algo de ayuda de la fuerza gravitatoria 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 su núcleo de hierro para determinar si tiene los mismos elementos descubiertos en el núcleo de alta presión de la Tierra, lo que ayudaría a los investigadores a aprender más sobre la formación de los planetas.

Al igual que no podemos ver directamente el núcleo de la Tierra, Psyche usará el generador de imágenes multiespectral, un instrumento que usa 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 planetas pequeños y rocosos, los científicos podrían determinar si tienen orígenes similares. Se cree que Psyche 16 (el asteroide) es el núcleo de un planeta que nunca llegó a formarse, por lo que echarle un vistazo 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, la serie de misiones de bajo coste con objetivos alrededor del sistema solar. Liderada en parte por la Universidad Estatal de Arizona (EE. UU.), Psyche tenía un límite de desarrollo de aproximadamente 400 millones de euros para garantizar que pudiera llegar hasta el 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 por lo que una vez que Psyche haya pasado Marte, tendrá que reducir la velocidad.

Para ir aún más lejos, es posible que las naves espaciales tengan que recurrir a la propulsión térmica nuclear, algo que la NASA también está desarrollando.