Alors que la NASA cherche à explorer plus profondément notre système solaire, l'un des principaux domaines d'intérêt est l'étude des mondes qui peuvent aider les chercheurs à mieux comprendre notre système solaire et l'univers qui nous entoure. L'une des prochaines destinations de cette campagne de collecte de connaissances est un monde rare appelé Psyché, situé dans la ceinture d'astéroïdes.

Psyché est différent de millions d'autres astéroïdes car il semble avoir une surface de nickel-fer exposée. Des chercheurs de l'Arizona State University, Tempé, en partenariat avec le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, croient que l'astéroïde pourrait en fait être le noyau restant d'une planète primitive. Et, puisque nous ne pouvons pas explorer directement le noyau d'une planète, y compris le nôtre, Psyché offre un regard rare sur l'histoire violente de notre système solaire.

"La psyché est un corps unique parce qu'elle est, de loin, le plus gros astéroïde métallique là-bas; c'est à peu près la taille du Massachusetts, " a dit David Oh, l'ingénieur principal des systèmes de projet de la mission au JPL. "En explorant Psyché, nous apprendrons la formation des planètes, comment se forment les noyaux planétaires et, tout aussi important, nous allons explorer un nouveau type de monde. Nous avons regardé des mondes faits de roche, glace et de gaz, mais nous n'avons jamais eu l'occasion de regarder un monde métal, il s'agit donc d'une toute nouvelle exploration dans le style classique de la NASA."

Mais arriver à Psyché ne sera pas facile. Il nécessite un système de propulsion de pointe aux performances exceptionnelles, qui est également sûr, fiable et rentable. C'est pourquoi l'équipe de la mission s'est tournée vers le centre de recherche Glenn de la NASA à Cleveland, qui fait progresser la propulsion électrique solaire (SEP) depuis des décennies.

Les propulseurs SEP utilisent des gaz inertes, comme le xénon, qui sont ensuite alimentés par l'énergie électrique générée par les panneaux solaires embarqués pour fournir une alimentation douce, poussée sans arrêt.

"Pour les missions dans l'espace lointain, le type et la quantité de carburant requis pour propulser un engin spatial sont un facteur important pour les planificateurs de mission, " a déclaré Carol Tolbert, chef de projet pour les tests du propulseur Psyche à la NASA Glenn. « Un système SEP, comme celui utilisé pour cette mission, fonctionne plus efficacement qu'un système de propulsion chimique conventionnel, ce qui serait peu pratique pour ce type de mission."

La masse de carburant réduite permet à la mission d'entrer en orbite autour de Psyché et fournit un espace supplémentaire pour toute la charge utile scientifique de la mission. La charge utile de Psyche comprend un imageur multispectral, magnétomètre, et un spectromètre gamma. Ces instruments aideront l'équipe scientifique à mieux comprendre l'origine de l'astéroïde, composition et histoire.

Les avantages supplémentaires du SEP sont la flexibilité et la robustesse du plan de vol, qui permettent au vaisseau spatial d'arriver à Psyché beaucoup plus rapidement et plus efficacement qu'il ne le pourrait avec une propulsion conventionnelle.

Pour cette mission, le vaisseau spatial, qui sera construit conjointement par JPL et Space Systems Loral (SSL), utilisera le propulseur à effet Hall SPT-140. Parce que Psyché est trois fois plus éloignée du Soleil que la Terre, voler là-bas a nécessité un test unique du fonctionnement à faible puissance du propulseur dans les très basses pressions qui seront rencontrées dans l'espace.

L'équipe de la mission a fait appel à la NASA Glenn, et son expertise en matière de puissance spatiale et de propulsion, de mettre le propulseur de la mission à l'épreuve au Laboratoire de propulsion électrique du centre.

"Cette mission sera la première à utiliser un système de propulseur à effet Hall au-delà de l'orbite lunaire, donc les tests ici à Glenn, qui n'avait jamais été menée auparavant, étaient nécessaires pour s'assurer que le propulseur pouvait fonctionner comme prévu dans l'environnement de l'espace lointain, " dit Tolbert.

L'installation de la NASA Glenn est une destination de choix pour les essais de propulsion électrique et de systèmes d'alimentation depuis plus de 40 ans et comprend un certain nombre de chambres d'environnement spatial, qui simulent le vide et les températures de l'espace.

"C'était très important pour la mission parce que nous voulons tester-comme-nous-volons et voler-comme-nous-testons, " a déclaré Oh. " Glenn a une installation de classe mondiale qui nous a permis d'aller à des pressions très basses pour simuler l'environnement dans lequel le vaisseau spatial fonctionnera et mieux comprendre comment nos propulseurs fonctionneront autour de Psyche.

« À première vue, les résultats confirment nos prédictions concernant les performances du propulseur, et il semble que tout fonctionne comme prévu. Mais, nous continuerons à affiner nos modèles en faisant plus d'analyses."

Alors que l'équipe travaille à un lancement prévu en août 2022, ils utiliseront les données collectées à la NASA Glenn pour mettre à jour leur modélisation de propulseur et l'intégrer dans les trajectoires de mission.

Les objectifs scientifiques de la mission Psyche sont de comprendre les éléments constitutifs de la formation des planètes et d'explorer de première main un type de monde entièrement nouveau et inexploré. L'équipe de mission cherche à déterminer si Psyché est le noyau d'une planète primitive, quel âge il a, s'il s'est formé de la même manière que le noyau de la Terre, et à quoi ressemble sa surface.