Em agosto de 2022, uma sonda da NASA chamada Psyche partirá para explorar um asteroide metálico gigante chamado Psyche 16, para ajudar os cientistas a aprender mais sobre como os planetas se formam. A forma como Psyche alcança seu objetivo, porém, será diferente das missões típicas da NASA. Com base na tecnologia usada em missões anteriores, incluindo Dawn e Deep Space 1, a energia solar ajudará a impulsionar Psyche no espaço profundo. Se for bem-sucedido, poderá ser o início de uma nova era de uso de sondas mais eficientes em termos de uso de combustível, tanto para exploração espacial quanto para missões comerciais.
As espaçonaves tradicionais dependem de reações químicas entre uma combinação de combustíveis líquidos para se locomover, em vez de eletricidade. A Psyche usará dois painéis solares gigantes para converter a energia solar em eletricidade que irá alimentar quatro propulsores de íons. Essa eletricidade vai transformar tanques de gás xenônio (o mesmo tipo usado em faróis de carros) em íons de xenônio, que os quatro propulsores de Psyche ejetarão para propelir suavemente a espaçonave em direção ao asteroide, que orbita entre Marte e Júpiter, a mais de 2.400 quilômetros da Terra.
Enquanto outras espaçonaves, como Lucy, usaram energia solar para operar instrumentos, a Psyche estará entre as primeiras missões espaciais da NASA a usar energia solar para operações a bordo e propulsão.
Paulo Lozano, diretor do laboratório de propulsão espacial do MIT, diz que Psyche pode preparar o terreno para a realização de mais exploração espacial movida a energia solar. Eventualmente, a tecnologia poderia nos ajudar a investigar vários objetos celestes por períodos mais longos e, potencialmente, tornar as missões tripuladas por humanos fora da órbita da Terra mais acessíveis e viáveis.
“Na verdade, abre a possibilidade de explorar e comercializar o espaço de uma forma inédita”, diz Lozano.
Como uma espaçonave que usa propulsão elétrica solar requer menos capacidade propulsora do que uma com energia química, ela tem mais espaço a bordo para carga, instrumentos científicos e, algum dia, astronautas. Uma empresa, a Accion Systems, está desenvolvendo propulsores iônicos mais eficientes para Cubesats, bem como para satélites maiores e outras espaçonaves.
A tecnologia de propulsão solar já é comum em satélites que orbitam a Terra, mas até agora não era uma alternativa poderosa o suficiente aos motores de propulsão química para seu uso tão frequente em naves espaciais com destino ao espaço profundo. Os avanços na propulsão elétrica solar vão mudar isso.
A tecnologia por trás de Psyche teve seu primeiro grande teste em Dawn, uma espaçonave de exploração que usava energia solar e propulsores de íons. Dawn se desligou em 2018, três anos após o término da missão, enquanto orbitava o planeta anão Ceres (onde permanecerá em órbita por décadas). Esses propulsores podem operar por anos sem ficar sem combustível, mas têm um empuxo relativamente baixo em comparação com a propulsão convencional.
Os propulsores de Psyche serão capazes de gerar três vezes mais impulso do que seus predecessores e, cerca de um ano após o lançamento, ele receberá alguma ajuda da atração gravitacional de Marte para mudar sua trajetória antes de finalmente atingir seu alvo em 2026.
Depois disso, Psyche passará pouco menos de dois anos orbitando o asteroide. Sua missão será examinar o núcleo de ferro do asteroide para determinar se ele possui os mesmos elementos que foram descobertos no núcleo de alta pressão da Terra, o que pode ajudar os pesquisadores a aprender mais sobre como os planetas se formam.
Embora não possamos ver diretamente o núcleo da Terra, Psyche usará um gerador de imagens multiespectral, um instrumento que usa filtros e duas câmeras para obter dados geológicos, composicionais e topográficos de alta resolução do asteroide. Se seu núcleo for semelhante ao de pequenos planetas rochosos, os cientistas poderão determinar se os dois têm origens semelhantes. Acredita-se que Psyche 16 (o asteroide) seja o núcleo de um planeta que nunca se formou, portanto, uma olhada mais de perto poderia fornecer detalhes sobre a formação do sistema solar interior.
Em 2017, Psyche foi escolhida como uma das duas missões do Programa de Descoberta da NASA, uma série de missões de baixo custo para alvos em todo o sistema solar. Liderada em parte pela Arizona State University (EUA), a Psyche tinha um limite de desenvolvimento de cerca de US$ 450 milhões para garantir que pudesse chegar ao espaço sideral. Mas quanto mais uma espaçonave se afasta do Sol, mais difícil se torna para seus painéis solares capturarem a luz solar e alimentar seus propulsores iônicos. É por isso que, uma vez que Psyche passe de Marte, ela terá que desacelerar.
Para ir ainda mais longe, a espaçonave pode precisar contar com propulsão térmica nuclear, algo que a NASA também está desenvolvendo.
MIT Technology Review