Psyche

Primera misión de la NASA enviada a estudiar un asteroide con elevada proporción de metales

Psyche es la primera nave enviada para estudiar un asteroide con un contenido metálico elevado, un tipo de cuerpo menor apenas caracterizado hasta ahora y relevante para comprender la formación de los núcleos de los planetas terrestres. Su objetivo es alcanzar 16 Psique, el asteroide de tipo M más grande conocido, cuyas propiedades físicas sugieren que podría ser el remanente de un protoplaneta diferenciado o un objeto metálico formado en condiciones que los modelos actuales aún no explican. La misión utilizará instrumentación destinada a analizar su composición, morfología y estructura interna. Lanzada en octubre de 2023 y actualmente en fase de crucero, sobrevolará Marte en mayo de 2026 y llegará a Psique, en el cinturón principal, en julio de 2029.

Objetivos de la misión Psyche

La misión Psyche estudia de forma directa un asteroide con alto contenido metálico para determinar su origen y su relación con los procesos de diferenciación que formaron los núcleos de los planetas terrestres. Este análisis aborda cuestiones que no pueden resolverse con observaciones remotas, limitadas a estimaciones aproximadas de su composición, densidad y estructura interna.

Un objetivo central es determinar si 16 Psique es el núcleo remanente de un protoplaneta despojado de sus capas externas o un cuerpo que nunca llegó a fundirse por completo. Conocer la proporción de metales pesados, el contenido de níquel y la magnetización residual permite diferenciar ambos escenarios y reconstruir su historia geológica.

La misión caracterizará la distribución de silicatos y metales, la topografía y la relación entre cráteres, depresiones y regiones de composición heterogénea. Estos datos permitirán reconstruir la evolución superficial del asteroide y los procesos que han modificado su morfología.

La misión medirá el campo gravitatorio del asteroide para inferir la distribución de masa en su interior y determinar si presenta un interior homogéneo o estratificado. Estos datos permitirán estimar su densidad global con mayor precisión y evaluar la validez de los modelos que proponen un núcleo expuesto o un cuerpo metálico no diferenciado.

La misión incorpora además la demostración del sistema de comunicaciones ópticas DSOC, destinada a evaluar la transmisión de datos mediante láser a grandes distancias y a validar esta tecnología para futuras misiones en el espacio profundo.

Características de la misión Psyche

Psyche es una nave de 2.747 kilogramos construida a partir de una variante del bus 1300 de Maxar, adaptado para operaciones en el espacio profundo. El cuerpo central es un cilindro compuesto integrado en una estructura cúbica de 4,9 por 2,2 por 2,9 metros. Con los paneles solares desplegados alcanza 24,7 metros de envergadura. Cada ala incluye cinco segmentos articulados y suma un área total de 75 metros cuadrados, suficiente para generar entre 2,3 y 3,4 kilovatios en la vecindad de 16 Psique.

La nave utiliza propulsión eléctrica solar mediante cuatro motores de efecto Hall SPT-140 que funcionan de uno en uno según la fase de trayectoria. Emplean xenón almacenado en siete tanques con una carga total de 1.085 kilogramos, lo que convierte a Psyche en la nave interplanetaria con mayor cantidad de este propelente. El control de actitud se apoya en doce propulsores de gas frío alimentados por un depósito de 46 kilogramos de nitrógeno.

El sistema térmico integra radiadores y persianas regulables, mientras que la gestión eléctrica combina los paneles solares con una batería de ion litio de 144 amperios hora que garantiza continuidad durante eclipses y maniobras sin orientación óptima al Sol. La antena de alta ganancia de 2 metros permite comunicaciones en banda X con la Red de Espacio Profundo, asistida por antenas de media y baja ganancia para telemetría y seguimiento. Este sistema servirá también para las mediciones de radio ciencia que permitirán reconstruir el campo gravitatorio del asteroide.

La nave incorpora dos mástiles de 2 metros para separar los sensores de la estructura principal y reducir interferencias, y aloja el experimento DSOC, destinado a evaluar la transmisión óptica de datos en espacio profundo mediante un emisor láser de alta estabilidad.

Instrumentación científica

Psyche transporta tres instrumentos principales diseñados para caracterizar la composición, la estructura interna y el entorno magnético del asteroide. El primero es la cámara multiespectral, formada por dos ópticas gemelas de 148 milímetros y siete filtros que cubren longitudes de onda desde 400 hasta 1.100 nanómetros. Solo una actuará como cámara operativa y también servirá para navegación óptica. Obtendrá imágenes a diferentes escalas para distinguir materiales metálicos y silicatos y para elaborar modelos topográficos de alta resolución.

El espectrómetro de rayos gamma y neutrones, montado en un mástil de 2 metros para reducir ruido de fondo, medirá la abundancia de elementos como hierro y níquel. Su sensibilidad permitirá detectar concentraciones de níquel en torno al 2 por ciento en peso desde las órbitas más bajas. Estos datos son esenciales para determinar si Psique fue un cuerpo diferenciado o un asteroide metálico no fundido.

El magnetómetro, también situado en un mástil de 2 metros, incluye dos sensores de alta sensibilidad capaces de medir campos entre 0,2 y 10.000 nanotesla. Su objetivo es identificar magnetización remanente en el asteroide, evidencia directa de un interior fundido en el pasado. La ausencia de señales magnéticas apoyaría el escenario de un cuerpo metálico no diferenciado.

La misión realizará además estudios de radio ciencia mediante el sistema de comunicaciones en banda X. Las variaciones en la señal durante las órbitas alrededor de Psique permitirán reconstruir su campo gravitatorio y estimar la distribución interna de masas. Este método complementa los datos de composición y topografía obtenidos por los otros instrumentos.

Antecedentes de la misión Psyche

El interés por estudiar asteroides metálicos surgió al identificar que estos cuerpos conservan información clave sobre la diferenciación temprana de los planetesimales. Las observaciones de 16 Psique mediante radar y fotometría revelaron una densidad elevada y una reflectividad compatible con un alto contenido metálico, lo que lo convirtió en el mejor candidato para una misión dedicada a caracterizar un objeto de este tipo. Aunque la misión europea Rosetta sobrevoló el asteroide de tipo M 21 Lutecia en 2010, no lo orbitó, por lo que la naturaleza de estos cuerpos sigue poco definida.

La NASA seleccionó Psyche en 2017 como la decimocuarta misión del programa Discovery, centrado en proyectos de menor coste y desarrollo rápido. La propuesta fue liderada por la Universidad Estatal de Arizona, con el Jet Propulsion Laboratory a cargo de la ingeniería, las operaciones y la integración. El diseño de la nave se basó en el bus 1300 de Maxar, adaptado para vuelos interplanetarios y para operar con propulsión eléctrica solar durante varios años.

Los estudios iniciales consideraban que 16 Psique podía estar compuesto en su mayor parte por hierro y níquel, lo que lo situaba como posible núcleo expuesto de un protoplaneta. Sin embargo, las estimaciones más recientes indican proporciones metálicas entre el 30 y el 60 por ciento y una presencia significativa de silicatos, lo que abre la posibilidad de un origen distinto y obliga a revisar los modelos actuales de formación de cuerpos metálicos en el cinturón de asteroides.

El lanzamiento estaba previsto para 2022, pero problemas detectados en el software de la nave y las limitaciones para completar pruebas durante la pandemia llevaron a posponer la misión un año. El retraso obligó a cancelar el proyecto asociado Janus, que incluía dos pequeños cubesats destinados a sobrevolar asteroides cercanos. Finalmente, la ventana de lanzamiento se reabrió en octubre de 2023, permitiendo a la misión mantener la trayectoria que incluye un único sobrevuelo de Marte antes de llegar al cinturón principal.

Desarrollo de la misión Psyche

Lanzamiento de la misión Psyche

Psyche despegó el 13 de octubre de 2023 desde la rampa 39A del Centro Espacial Kennedy a bordo de un Falcon Heavy. La misión aprovechó la capacidad del lanzador para enviar la nave a una trayectoria de escape tras dos encendidos de la segunda etapa. Las etapas laterales aterrizaron en LZ-1 y LZ-2, mientras que la etapa central fue desechada. La inserción en la trayectoria interplanetaria se completó tras establecer comunicación con la Red de Espacio Profundo y verificar el funcionamiento del sistema de propulsión eléctrica.

Fase de crucero actual y llegada prevista

La nave sigue una ruta en espiral impulsada por sus motores de efecto Hall, con largos periodos de empuje de baja intensidad. La asistencia gravitatoria de Marte en mayo de 2026 permitirá ajustar la inclinación de la trayectoria y aumentar la velocidad relativa sin consumir propelente adicional. Tras el sobrevuelo, continuará su trayectoria hacia 16 Psique, situado entre 2,5 y 3,3 unidades astronómicas. La llegada está prevista para julio de 2029. La inserción orbital se realizará mediante ajustes continuos con propulsión eléctrica hasta situar la nave en la primera órbita científica. Está previsto que las operaciones científicas primarias se extiendan durante 26 meses en cuatro regímenes orbitales con distintos objetivos de composición, topografía, gravedad y magnetismo.

Cronología de la misión Psyche

Lanzamiento	13 de octubre de 2023
Asistencia gravitatoria de Marte	Mayo de 2026
Llegada al entorno del asteroide 16 Psique	Julio de 2029
Fin previsto de la misión primaria	2031

Galería de imágenes de la misión Lucy

Referencias y más información:

• Psyche – Web de la misión en NASA Science.
• Psyche – Web de la misión de la Universidad de Arizona.
• Psyche – Web de la misión en JPL.
• Elkins-Tanton L. T. et al. Journey to a Metal World: The Psyche Mission. Journal of Geophysical Research: Planets.

Misiones a asteroides operativas: