Psyke, NASA-uppdraget att utforska en metall-rock-asteroid med samma namn, passerade nyligen en avgörande milstolpe som för den närmare lanseringsdatumet i augusti 2022. Nu går uppdraget från planering och design till högväxlad tillverkning av rymdfarkostens hårdvara som ska flyga till sitt mål i det huvudsakliga asteroidbältet mellan Mars och Jupiter.

Som alla NASA-uppdrag, Det tidiga arbetet med Psyche började med att upprätta digitala ritningar. Sedan kom byggandet av ingenjörsmodeller, som testades och omtestades för att bekräfta att systemen skulle göra sitt jobb i rymden – genom att manövrera rymdfarkosten, tar vetenskapsdata och kommunicerar tillbaka till jorden.

Och laget seglade precis genom ett nyckelskede i den processen, den kritiska designgranskningen. Det är då NASA undersöker designen för alla projektsystem, inklusive de tre vetenskapliga instrumenten och alla rymdfarkosters tekniska delsystem, från telekommunikation, framdrivning, och ström till flygelektronik och flygdatorn.

"Det är en av de mest intensiva recensionerna ett uppdrag går igenom under hela sin livscykel, " sa Lindy Elkins-Tanton, som som huvudutredare för Psyche leder det övergripande uppdraget. "Och vi klarade med glans. Utmaningarna är inte över, och vi är inte i mål, men vi springer starkt."

Studerar en Metal-Rock-värld

Missionsforskare och ingenjörer arbetade tillsammans för att planera undersökningarna som kommer att avgöra vad som utgör asteroiden Psyche, ett av de mest spännande målen i huvudasteroidbältet. Forskare tror att till skillnad från de flesta andra asteroider som är steniga eller isiga kroppar, Psyche är till stor del metalliskt järn och nickel - liknande jordens kärna - och kan vara hjärtat av en tidig planet som förlorade sina yttre lager.

Eftersom vi inte kan undersöka jordens kärna på nära håll, utforska asteroiden Psyche (ca 140 miles, eller 226 kilometer, bred) skulle kunna ge värdefull inblick i hur vår egen planet och andra bildades.

För detta ändamål, rymdfarkosten Psyche kommer att använda en magnetometer för att mäta asteroidens magnetfält. En multispektral bildkamera tar bilder av ytan, samt data om sammansättning och topografi. Spektrometrar kommer att analysera neutroner och gammastrålar som kommer från ytan för att avslöja elementen som utgör själva asteroiden.

Uppdragsteamet gjorde prototyper och tekniska modeller av de vetenskapliga instrumenten och många av rymdfarkostens tekniska delsystem. Dessa modeller är tillverkade med billigare material än de som kommer att flyga på uppdraget; på så sätt kan de testas noggrant innan den faktiska flyghårdvaran byggs.

"Detta planerar på steroider", sa Elkins-Tanton, som också är verkställande direktör och medordförande för Interplanetary Initiative vid Arizona State University i Tempe. "Och det inkluderar att försöka förstå ner till sju eller åtta detaljnivåer exakt hur allt på rymdfarkosten måste fungera tillsammans för att säkerställa att vi kan mäta vår vetenskap, samla in vår data och skicka all data tillbaka till jorden. Komplexiteten är häpnadsväckande."

Bygga rymdfarkosten

Nu när Psyche är i full fart med att bygga hårdvara, det finns ingen tid att förlora. Montering och testning av hela rymdfarkosten börjar i februari 2021, och varje instrument – ​​inklusive en demonstration av laserteknik som kallas Deep Space Optical Communications, leds av NASA:s Jet Propulsion Laboratory – har en deadline april 2021 för att levereras till JPL:s huvudsakliga renrum.

Rymdskeppets huvudkropp, kallat Solar Electric Propulsion (SEP) chassi, byggs redan på Maxar Technologies i Palo Alto, Kalifornien. Samtidigt som kraven på social distansering iakttas för förebyggande av covid-19, ingenjörer där arbetar med att fästa framdrivningstankarna. I februari 2021, Maxar kommer att leverera SEP-chassit till JPL i södra Kalifornien och sedan leverera solpanelerna som ger all kraft till rymdfarkostsystemen några månader senare.

Under tiden, Psykearbete surrar också på JPL, som sköter uppdraget. Ingenjörer som är nödvändiga för att utföra praktiskt arbete bygger och testar elektroniska komponenter samtidigt som de följer säkerhetskraven för covid-19. Resten av JPL-teamet arbetar på distans.

JPL tillhandahåller delsystemet för flygelektronik, som inkluderar Psyches flygdator – rymdfarkostens hjärna. Med utrustning utspridda på ställ i ett rent rum, ingenjörer testar varje del innan de integreras med nästa. När allt är anslutet, de testar hela systemet med programvaran, manövrera elektroniken exakt som den kommer att användas under flygning.

"En av de saker vi är stolta över i dessa djupa rymduppdrag är tillförlitligheten hos hårdvaran, ", sade Psyche-projektledaren Henry Stone på JPL. "Det integrerade systemet är så sofistikerat att omfattande tester är avgörande. Du gör robusthetstester, stresstester, så mycket testning du kan – utöver det.

"Du vill avslöja och korrigera alla problem och buggar nu. För efter lanseringen, du kan inte fixa hårdvaran."

Nästa gång för Psyche:den deadline i februari 2021 för att börja monteringen, testa och starta operationer, aka ATLO.

"Jag får gåshud - absolut, " sa Stone. "När vi kommer till den punkten, du har tagit dig igenom en enorm fas, eftersom du vet att du har gjort tillräckligt med prototyper och tester. Du kommer att ha en rymdfarkost som borde fungera."

Psyche kommer att lanseras i augusti 2022, och kommer att flyga förbi Mars för en gravitationshjälp i maj 2023 på väg till asteroiden i början av 2026.