Terwijl NASA dieper in ons zonnestelsel wil onderzoeken, een van de belangrijkste interessegebieden is het bestuderen van werelden die onderzoekers kunnen helpen ons zonnestelsel en het universum om ons heen beter te begrijpen. Een van de volgende bestemmingen in deze kennisvergarende campagne is een zeldzame wereld genaamd Psyche, gelegen in de asteroïdengordel.

Psyche verschilt van miljoenen andere asteroïden omdat het een bloot nikkel-ijzer oppervlak lijkt te hebben. Onderzoekers van de Arizona State University, Tempé, in samenwerking met NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, geloven dat de asteroïde eigenlijk de overgebleven kern van een vroege planeet zou kunnen zijn. En, omdat we de kern van een planeet niet direct kunnen verkennen, inclusief die van ons, Psyche biedt een zeldzaam kijkje in de gewelddadige geschiedenis van ons zonnestelsel.

"Psyche is een uniek lichaam omdat het, verreweg, de grootste metalen asteroïde die er is; het is ongeveer zo groot als Massachusetts, " zei David Oh, de hoofdprojectsysteemingenieur van de missie bij JPL. "Door Psyche te verkennen, we zullen leren over de vorming van de planeten, hoe planetaire kernen worden gevormd en, net zo belangrijk, we gaan een nieuw soort wereld verkennen. We hebben gekeken naar werelden gemaakt van steen, ijs en gas, maar we hebben nooit de kans gehad om naar een metalen wereld te kijken, dus dit is een gloednieuwe verkenning in de klassieke stijl van NASA."

Maar Psyche bereiken zal niet gemakkelijk zijn. Het vereist een geavanceerd aandrijfsysteem met uitzonderlijke prestaties, wat ook veilig is, betrouwbaar en kostenbesparend. Daarom heeft het missieteam zich tot NASA Glenn Research Center in Cleveland gewend, die al tientallen jaren de zonne-elektrische voortstuwing (SEP) bevordert.

SEP-thrusters gebruiken inerte gassen, zoals xenon, die vervolgens worden geactiveerd door de elektrische stroom die wordt gegenereerd door zonnepanelen aan boord om zachte, non-stop stuwkracht.

"Voor diepe ruimtemissies, het type en de hoeveelheid brandstof die nodig is om een ​​ruimtevaartuig voort te stuwen is een belangrijke factor voor missieplanners, " zei Carol Tolbert, projectmanager voor Psyche boegschroeftesten bij NASA Glenn. "Een SEP-systeem, zoals degene die voor deze missie werd gebruikt, efficiënter werkt dan een conventioneel chemisch voortstuwingssysteem, wat onpraktisch zou zijn voor dit soort missies."

De verminderde brandstofmassa zorgt ervoor dat de missie in een baan rond Psyche kan komen en biedt extra ruimte voor alle wetenschappelijke lading van de missie. De payload van Psyche omvat een multispectrale imager, magnetometer, en gammastralingsspectrometer. Deze instrumenten zullen het wetenschappelijke team helpen de oorsprong van de asteroïde beter te begrijpen, compositie en geschiedenis.

Bijkomende voordelen van SEP zijn flexibiliteit en robuustheid in het vliegplan, waardoor het ruimtevaartuig veel sneller en efficiënter bij Psyche kan komen dan met conventionele voortstuwing.

Voor deze missie het ruimtevaartuig, die gezamenlijk zal worden gebouwd door JPL en Space Systems Loral (SSL), zal de SPT-140 Hall-effect boegschroef gebruiken. Omdat Psyche drie keer verder weg is van de zon dan de aarde, om daar te vliegen was een unieke test nodig van de lage vermogenswerking van de boegschroef in de zeer lage drukken die in de ruimte zullen worden aangetroffen.

Het missieteam deed een beroep op NASA Glenn, en zijn expertise op het gebied van ruimtekracht en voortstuwing, om de boegschroef van de missie op de proef te stellen in het Electric Propulsion Laboratory van het centrum.

"Deze missie zal de eerste zijn die een Hall-effect-stuwraketsysteem gebruikt buiten de baan van de maan, dus de tests hier bij Glenn, die nog nooit eerder waren uitgevoerd, nodig waren om ervoor te zorgen dat de boegschroef kon presteren en werken zoals verwacht in de deep space-omgeving, ' zei Tolbert.

De faciliteit bij NASA Glenn is al meer dan 40 jaar een vooraanstaande bestemming voor het testen van elektrische voortstuwing en energiesystemen en beschikt over een aantal ruimte-omgevingskamers, die het vacuüm en de temperatuur van de ruimte simuleren.

"Dit was erg belangrijk voor de missie omdat we willen testen-zoals-we-vliegen en vliegen-zoals-we-testen, " zei Oh. "Glenn heeft een faciliteit van wereldklasse die ons in staat stelde om naar zeer lage druk te gaan om de omgeving te simuleren waarin het ruimtevaartuig zal opereren en beter te begrijpen hoe onze stuwraketten zullen presteren rond Psyche.

"Op het eerste gezicht, de resultaten bevestigen onze voorspellingen over hoe de boegschroef zal presteren, en het lijkt erop dat alles werkt zoals verwacht. Maar, we zullen onze modellen blijven verfijnen door meer analyses uit te voeren."

Terwijl het team werkt aan een verwachte lancering in augustus 2022, ze zullen de bij NASA Glenn verzamelde gegevens gebruiken om hun boegschroefmodel bij te werken en op te nemen in missietrajecten.

De wetenschappelijke doelen van de Psyche-missie zijn om de bouwstenen van planeetvorming te begrijpen en uit de eerste hand een geheel nieuw en onontgonnen type wereld te verkennen. Het missieteam probeert te bepalen of Psyche de kern is van een vroege planeet, hoe oud is het, of het zich op dezelfde manier heeft gevormd als de kern van de aarde, en hoe het oppervlak is.