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La missione Psyche ha varcato una nuova soglia nel suo viaggio verso l’asteroide metallico 16 Psyche. Dal 28 settembre i motori a propulsione elettrica solare sono operativi in modo quasi continuo, segnando l’inizio della fase più intensa prima dell’arrivo previsto per l’estate del 2029.
Calendario della marcia finale e manovre recenti
Dopo il lancio con un Falcon Heavy nell’ottobre 2023, la sonda ha usato i propulsori a intermittenza per allinearsi al piano di volo. Il 15 maggio scorso Psyche ha effettuato un sorvolo ravvicinato di Marte a circa 4.600 km dalla superficie.
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- Il passaggio vicino a Marte ha fornito un’assistenza gravitazionale che ha innalzato la velocità di circa 1.600 km/h.
- Dal 28 settembre il sistema di propulsione è stato messo in modalità quasi continua.
- La sonda interrompe le accensioni solo per poche ore ogni settimana, per trasmettere dati e ricevere istruzioni dal controllo a Terra.
- Fino all’arrivo nel 2029 i propulsori saranno attivi per circa il 90% del tempo.
Come funzionano i motori e cosa producono
I propulsori di Psyche sono a effetto Hall. Accelerano ioni di xeno con campi elettrici e magnetici e li espellono per creare spinta. Questo processo genera anche il caratteristico bagliore blu attorno agli ugelli.
- La sonda dispone di quattro thruster, che operano uno alla volta.
- Ogni unità produce fino a 250 millinewton, una forza molto lieve ma costante.
- Grazie a questa spinta prolungata, la sonda potrà viaggiare alla velocità di crociera oltre 160.000 km/h rispetto alla Terra.
L’energia proviene da due grandi pannelli solari a croce, ciascuno composto da cinque sezioni. La superficie complessiva di raccolta è di circa 75 metri quadrati. Al decollo erano imbarcati circa 1.090 kg di xeno suddivisi in sette serbatoi.
- Nei primi tre anni la missione ha consumato circa 360 kg di xeno.
- Il gas rimanente è sufficiente per raggiungere l’asteroide e per completare la fase scientifica in orbita, pianificata per due anni.
- In primavera 2025 un malfunzionamento a una valvola ha costretto il team a passare alla linea di alimentazione di riserva. L’evento non ha modificato il calendario.
Variazioni di potenza e limiti energetici
L’efficienza dei pannelli solari diminuisce con l’aumentare della distanza dal Sole. Per questo motivo i tecnici del Jet Propulsion Laboratory hanno programmato una fase di massima potenza per i prossimi tre mesi.
Successivamente, la potenza erogata dai thruster verrà ridotta gradualmente fino a circa la metà. Questo adeguamento permetterà di bilanciare consumo energetico e richiesta di spinta.
Controllo d’assetto: gestire la torsione dei motori
I campi magnetici impiegati nei propulsori imprimono agli ioni una rotazione. Questo crea una piccola coppia che può alterare l’orientamento della sonda se non compensata.
La stabilizzazione è affidata principalmente alle ruote di reazione. Varando la loro velocità è possibile neutralizzare la coppia indotta. Tuttavia, l’accumulo di momento angolare richiede scariche periodiche.
- Per scaricare il momento accumulato la sonda interrompe temporaneamente il thruster attivo.
- Poi ruota e accende un altro propulsore a bassa potenza per alcuni minuti.
- Questa sequenza trasferisce il momento e mantiene la stabilità dell’assetto.
Un banco di prova unico per i propulsori Hall
Secondo gli ingegneri del JPL la torsione generata è così ridotta che può essere misurata solo nello spazio. Psyche offre la prima opportunità di studiare questo effetto su lunghi periodi, variando potenza e tempi di esercizio di un motore Hall.
Obiettivi scientifici all’arrivo: mappare un grande blocco metallico
La sonda arriverà nell’estate del 2029 e si inseririrà in orbita attorno a 16 Psyche. L’asteroide ha una dimensione massima stimata intorno a 280 km.
La missione mapperà la superficie dall’alto usando strumenti dedicati. Gli scienziati ipotizzano che Psyche possa essere il residuo del nucleo metallico di un planetesimo.
- Se confermata, l’ipotesi renderebbe Psyche un raro caso di esposizione di materiale simile a quello che compone i nuclei planetari.
- Lo studio potrebbe offrire informazioni uniche sulla formazione dei pianeti rocciosi e sui processi di differenziazione.
