Ars fait une visite en salle blanche du vaisseau spatial Psyche en orbite autour d’un astéroïde du JPL

Ars Technica a eu l’occasion de visiter le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie cette semaine, se préparant pour un aperçu en salle blanche du vaisseau spatial Psyche, qui est en voie d’achèvement. Cette mission ambitieuse, du nom de l’astéroïde éponyme qu’elle explorera, doit être lancée en août sur une fusée Falcon Heavy. Les scientifiques espèrent qu’en apprendre davantage sur cet astéroïde inhabituel fera progresser notre compréhension de la formation des planètes et des premiers jours de notre système solaire.

Découvert en mars 1852 par l’astronome italien Annibale de Gasparis, 16 Psyché est un astéroïde de type M (ce qui signifie qu’il a une teneur élevée en métaux) en orbite autour du Soleil dans la ceinture principale d’astéroïdes, avec une forme inhabituelle de pomme de terre. L’hypothèse préférée de longue date est que Psyché est le noyau métallique exposé d’une protoplanète (planétésimale) depuis les premiers jours de notre système solaire, avec la croûte et le manteau dépouillés par une collision (ou plusieurs collisions) avec d’autres objets. Ces dernières années, les scientifiques ont conclu que les estimations de masse et de densité ne sont pas cohérentes avec un noyau résiduel entièrement métallique. Il s’agit plutôt d’un mélange complexe de métaux et de silicates.

Alternativement, l’astéroïde aurait pu être autrefois un corps parent pour une classe particulière de météorites de fer pierreux, une qui s’est fragmentée et s’est réaccrétée en un mélange de métal et de silicate. Ou peut-être s’agit-il d’un objet comme 1 Cérès, une planète naine dans la ceinture d’astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter, sauf que 16 Psyché a peut-être connu une période de volcanisme ferreux en se refroidissant, laissant des métaux hautement enrichis dans ces centres volcaniques.

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que des noyaux métalliques se cachent profondément dans les planètes telluriques comme la Terre. Mais ces noyaux sont enfouis trop loin sous des manteaux rocheux et des croûtes pour que les chercheurs puissent le découvrir. En tant que seul corps métallique semblable à un noyau découvert, Psyché offre l’occasion idéale de faire la lumière sur la façon dont les planètes rocheuses de notre système solaire (Terre, Mercure, Vénus et Mars) ont pu se former. La NASA a approuvé la mission Psyche en 2017, avec l’intention d’envoyer un vaisseau spatial en orbite autour de l’astéroïde et de collecter des données cruciales sur ses caractéristiques.

« Notre compréhension de ce que pourrait être Psyché n’a pas beaucoup changé au cours des dernières années », a déclaré à Ars Linda Elkins-Tanton de l’Arizona State University, chercheuse principale de la mission Psyché. « Il doit avoir une grande teneur en métal, mais nous n’avons jamais vraiment su combien. Cela pourrait être la partie d’un noyau métallique d’une minuscule planète du début du système solaire, ou cela pourrait être quelque chose qui n’a jamais fondu et formé un noyau mais contient du métal mélangé, comme des cailloux avec de la roche. Nous ne le saurons pas vraiment avant d’y être.

Plusieurs instruments seront à bord du vaisseau spatial Psyche pour collecter ces précieuses données scientifiques. Il existe un imageur multispectral capable de produire des images suffisamment haute résolution pour que les scientifiques puissent faire la différence entre les constituants métalliques et silicates (minéraux) de l’astéroïde. La tâche de cartographier la composition de l’astéroïde et d’identifier tous les éléments incombe à un spectromètre à rayons gamma et à neutrons. Il existe également un magnétomètre qui mesurera et cartographiera tout résidu d’un champ magnétique. Enfin, un système de télécommunications radio micro-ondes pourra également mesurer le champ de gravité de l’astéroïde, glanant des indices sur sa structure intérieure.

Le châssis, construit par une société satellite appelée Maxar Technologies, a été livré en avril dernier. Il a à peu près la taille d’une fourgonnette et a été construit en grande partie à partir d’une technologie commerciale prête à l’emploi. « Une fois dans l’espace, le vaisseau spatial utilisera un moyen de propulsion innovant, connu sous le nom de propulseurs Hall, pour atteindre l’astéroïde », a écrit l’année dernière Eric Berger, rédacteur en chef de l’espace chez Ars. « Ce sera la première fois qu’un vaisseau spatial s’aventurera dans l’espace lointain à l’aide de propulseurs Hall, et sans cette technologie, la mission Psyche n’aurait probablement pas lieu – certainement pas à son coût d’un peu moins d’un milliard de dollars. » Voici un peu plus de Berger sur cette approche innovante :

Les moteurs propulsés par propulsion chimique sont parfaits pour faire décoller des fusées de la surface de la Terre lorsque vous avez besoin d’une poussée d’énergie musclée pour sortir du puits gravitationnel de la planète. Mais les moteurs de fusée chimiques ne sont pas les machines les plus économes en carburant au monde, car ils consomment du propulseur. Et une fois qu’un vaisseau spatial est dans l’espace, il existe des moyens de déplacement plus économes en carburant. La NASA expérimente [solar electric propulsion] technologie pendant un certain temps. L’agence spatiale a d’abord testé la technologie de propulsion électrique dans sa mission Deep Space 1, qui a été lancée en 1998, et plus tard dans la mission Dawn en 2007 qui a visité Vesta et Ceres dans la ceinture d’astéroïdes.

Ces engins spatiaux utilisaient des propulseurs ioniques. Les propulseurs Hall, en revanche, utilisent une conception plus simple, avec un champ magnétique pour confiner le flux de propulseur. Ces propulseurs ont été inventés en Union soviétique et plus tard adaptés à des fins commerciales par Maxar et d’autres sociétés. Bon nombre des plus grands satellites de communication en orbite géostationnaire aujourd’hui, tels que ceux qui fournissent DirecTV, utilisent des propulseurs Hall pour le maintien en position.

L’utilisation de la technologie basée sur les propulseurs Hall a permis aux scientifiques et aux ingénieurs de la mission de concevoir un vaisseau spatial plus petit et plus abordable. Chacun des propulseurs Hall de Psyche générera trois fois plus de poussée que les propulseurs ioniques du vaisseau spatial Dawn et peut traiter deux fois plus de puissance. Cela permettra au vaisseau spatial d’atteindre l’astéroïde Psyché, situé dans la ceinture principale, en janvier 2026, après un voyage de 3,5 ans.

L’équipe Psyche a testé les panneaux solaires jumeaux en mars, attachant les panneaux au corps du vaisseau spatial et les dépliant dans le sens de la longueur avant de ranger les panneaux jusqu’au lancement en août. Les panneaux solaires à cinq panneaux en forme de croix sont les plus grands installés au JPL, mesurant 800 pieds carrés (75 mètres carrés). Ils sont spécialement conçus pour fonctionner dans des conditions de faible luminosité, loin du soleil.