Las condiciones que soporta una nave espacial de la NASA son extremas: el violento temblor y la cacofonía del lanzamiento de un cohete, la sacudida de separarse del vehículo de lanzamiento, las extremas fluctuaciones de temperatura dentro y fuera de los rayos del sol, el implacable vacío del espacio.
Antes del lanzamiento, los ingenieros hacen todo lo posible para replicar estas duras condiciones en una serie rigurosa de pruebas para garantizar que la nave espacial pueda soportarlas. La nave espacial Psyche de la NASA acaba de completar su propio desafío de pruebas electromagnéticas, de vacío térmico, de vibración, de choque y acústicas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia en el sur de California. Psyche se consideró saludable y lista para proceder hacia el lanzamiento.
“Esta es la prueba de que todos han hecho bien su trabajo. No solo aquellos que han llevado el hardware de vuelo a las operaciones de ensamblaje, prueba y lanzamiento [ATLO], sino también el equipo de ATLO para armarlo todo”, dijo Randy Lindemann, el ingeniero de JPL que supervisó las pruebas dinámicas de Psyche, que incluyen vibración, impacto de separación y pruebas acústicas. “Las pruebas muestran que, sí, la nave espacial es digna de volar”.
Esta primavera, la nave espacial será enviada desde JPL al Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida, donde estará preparada para su lanzamiento desde Cabo Cañaveral. El período de lanzamiento se abre el 1 de agosto y nueve meses después de abandonar la atmósfera terrestre, Psyche navegará más allá de Marte. Utilizará la fuerza gravitacional del Planeta Rojo para lanzarlo hacia su objetivo, un asteroide rico en metales, también llamado Psyche, que se encuentra en el cinturón principal de asteroides.
Es un viaje de aproximadamente 1.500 millones de millas (2.400 millones de kilómetros). La nave espacial llegará al asteroide en 2026 y pasará 21 meses recopilando datos científicos durante órbitas progresivamente más bajas. Los científicos creen que el asteroide puede consistir en gran parte de metal del núcleo de un planetesimal, un bloque de construcción de los planetas rocosos de nuestro sistema solar. Aprender más al respecto podría decirnos más sobre cómo se formó nuestro propio planeta.
Poner a prueba sus pasos
Pero para aprender sobre el asteroide, el orbitador tiene que llegar allí primero, razón por la cual las pruebas son tan críticas. Los ingenieros llaman a este régimen particular “pruebas ambientales”, ya que la nave espacial se somete a una simulación del entorno hostil en el que tendrá que sobrevivir.
La campaña comenzó en diciembre con pruebas electromagnéticas para garantizar que la nave espacial funcione correctamente en las condiciones eléctricas y magnéticas del espacio, y que los componentes eléctricos y magnéticos que componen la nave espacial sean compatibles y no interfieran entre sí.
Luego, el equipo hizo rodar la nave espacial en la cámara de vacío ultra resistente de JPL de 85 pies de alto y 25 pies de ancho (26 metros por 8 metros) para pruebas de vacío térmico (TVAC). Todo el aire fue succionado fuera de la cámara para replicar el vacío sin aire del espacio. Esta prueba asegura que la nave espacial pueda sobrevivir al vacío del espacio y ayuda a los ingenieros a ver cómo la nave espacial se calienta y se enfría sin el movimiento del aire para ayudarla a regular la temperatura.
“Aquí en la Tierra, cuando tienes aire alrededor de la nave espacial, eso cambia la forma en que el calor se mueve a su alrededor. Imagínate tener un ventilador soplando sobre ti que cambia tu temperatura. En el espacio, no tenemos ese tipo de movimiento de calor”, dijo Kristina Hogstrom del JPL, ingeniera de sistemas de vuelo que ayudó a dirigir las pruebas de TVAC de Psyche.
Las temperaturas alrededor de la nave espacial fluctuarán enormemente. El hardware estará caliente en las horas posteriores al lanzamiento, cuando todavía esté cerca de la Tierra y mirando hacia el Sol, especialmente con sus componentes electrónicos en funcionamiento. Más tarde, cuando la nave espacial se aleja del Sol, se enfrenta a un frío intenso, especialmente cuando vuela a la sombra del asteroide.
Durante 18 días de pruebas TVAC, los ingenieros expusieron la nave espacial a las condiciones más frías y cálidas que experimentará en vuelo, para demostrar que es capaz de regular su propia temperatura. El orbitador tiene persianas que se abren y cierran, mantas aislantes, calentadores eléctricos y una red de tuberías que transportan fluidos para mover el calor; todos estos dispositivos se prueban para asegurarse de que funcionarán en vuelo.
TVAC no es solo una prueba de resistencia. Los datos sobre el rendimiento de la nave espacial ayudan a los ingenieros a refinar los modelos que usarán cuando Psyche esté en vuelo para que puedan comprender mejor el rendimiento de la nave espacial.
Después de la terrible experiencia de Psyche en la cámara TVAC, llegaron las pruebas dinámicas, que incluyeron vibración, impacto y acústica. En las pruebas de vibración, la nave espacial se sacude repetidamente, hacia arriba y hacia abajo y de lado a lado. Las pruebas de choque aseguran que la nave espacial no se dañará por el repentino empujón que recibirá el orbitador cuando se separe del cohete después del lanzamiento.
Finalmente, las pruebas acústicas aseguran que Psyche puede soportar el ruido del lanzamiento, cuando el estruendo del cohete es tan fuerte que puede dañar el hardware si la nave espacial no es lo suficientemente resistente. En la cámara acústica del JPL, la nave espacial se amarró y estalló con un ruido cien veces más fuerte que un concierto de rock típico.
Más sobre la misión
La Universidad Estatal de Arizona lidera la misión Psyche. JPL es responsable de la gestión general de la misión, la ingeniería del sistema, la integración y las pruebas y las operaciones de la misión. Maxar Technologies en Palo Alto, California, proporcionó el chasis de la nave espacial de propulsión eléctrica solar de alta potencia.
JPL también está proporcionando un instrumento de demostración de tecnología llamado Deep Space Optical Communications que volará en Psyche para probar comunicaciones láser de alta velocidad de datos que podrían ser utilizadas por futuras misiones de la NASA.
Psyche es la decimocuarta misión seleccionada como parte del Programa Discovery de la NASA.
