Solar Orbiter regresa a la Tierra antes de comenzar su misión científica

Lunes, 22 noviembre 2021

Solar Orbiter regresa a la Tierra para un sobrevuelo antes de comenzar su misión científica principal para explorar el Sol y su conexión con la 'meteorología espacial'. Durante este evento, Solar Orbiter debe atravesar las nubes de desechos espaciales que rodean nuestro planeta, haciendo de esta maniobra el sobrevuelo más arriesgado hasta ahora para una misión científica.

El sobrevuelo de la Tierra de Solar Orbiter tendrá lugar el 27 de noviembre a las 04:30 GMT (05:30 hora peninsular) de ese día, la nave espacial estará en su aproximación más cercana, a tan solo 460 km sobre el norte de África y las Islas Canarias. Esto es casi tan cercano como la órbita de la Estación Espacial Internacional.

La maniobra es esencial para disminuir la energía de la nave espacial y alinearla para su próximo paso cercano del Sol, pero conlleva un riesgo. La nave espacial debe atravesar dos regiones orbitales, cada una de las cuales está poblada de desechos espaciales.

El primero es el anillo geoestacionario de satélites a 36.000 km, y el segundo es la colección de órbitas terrestres bajas a unos 400 km. Como resultado, existe un pequeño riesgo de colisión. El equipo de operaciones de Solar Orbiter está controlando la situación muy de cerca y alterará la trayectoria de la nave espacial si parece estar en peligro.

Oportunidad para las Ciencias de la Tierra

En el lado positivo, el sobrevuelo ofrece una oportunidad única para estudiar el campo magnético de la Tierra. Este es un tema de gran interés porque el campo magnético es la interfaz de nuestra atmósfera con el viento solar, el 'viento' constante de partículas emitidas por el Sol. Las partículas del viento solar no solo pueden penetrar el campo magnético y provocar la aurora en nuestros cielos, sino que los átomos de nuestra atmósfera también pueden perderse en el espacio.

Los detalles de estas interacciones están siendo estudiados por dos misiones de la ESA: los cuatro satélites de Cluster a 60.000 km de altitud y las tres naves espaciales de Swarm a 400 km. Se necesitan varias naves espaciales para romper la llamada ambigüedad espacio-temporal. Este es el nombre que se le da a la incertidumbre sobre si se ha producido un cambio porque una nave espacial ha volado a una región diferente con distintas condiciones (un cambio en el espacio) o está volando a través de una región que cambia sus condiciones (un cambio en el tiempo).

El sobrevuelo de Solar Orbiter ofrece una oportunidad única para adquirir aún más datos. Se introducirá en el campo magnético de la Tierra desde más allá de la órbita de los Clusters, se acercará a la órbita de Swarm en la aproximación más cercana y luego volará de regreso. Esto proporcionará aún más puntos de toma de datos que permitirán reconstruir las propiedades y el comportamiento del campo magnético de la Tierra durante el sobrevuelo.

“Este sobrevuelo es emocionante: ver lo que Solar Orbiter ve en nuestra parte del espacio y cómo se compara con lo que estamos viendo, y si hay sorpresas, ¿cuáles son?” dice Anja Strømme, directora de la misión Swarm.

Fase de crucero completada

El sobrevuelo marca un hito importante para Solar Orbiter. Desde su lanzamiento en febrero de 2020 hasta julio de ese año, la nave espacial ha permanecido en su fase de puesta en servicio, durante la cual los científicos e ingenieros probaron la nave espacial y sus instrumentos. Desde julio de 2020 hasta ahora, Solar Orbiter ha estado en la fase de crucero. Durante este tiempo, los instrumentos in situ, entre ellos el Energetic Particle Detector-EPD, liderado por el profesor Javier Rodríguez-Pacheco de la Universidad de Alcalá, han estado tomando medidas del viento solar y otras condiciones alrededor de la nave espacial, mientras que los instrumentos de detección remota diseñados para mirar al Sol han estado en su modo extendido de calibración y caracterización.

A pesar de que Solar Orbiter aún no se encuentra en la fase de la misión que permite un modo de ciencia completa, la misión ha generado mucha ciencia.

“Científicamente, se han superado nuestras expectativas por un amplio margen”, dice Daniel Müller, científico del proyecto Solar Orbiter. Explica que una actualización de la red de estaciones terrestres de la ESA permitió a Solar Orbiter enviar más datos de los esperados a la Tierra, y los científicos de la misión se han aprovechado rápidamente. En diciembre, la revista Astronomy & Astrophysics publicará más de cincuenta artículos que detallan los resultados científicos de la fase de crucero de Solar Orbiter (cerca de veinte usando datos de EPD).

Según Javier Rodríguez-Pacheco, EPD ha demostrado ser uno de los instrumentos más fiables, siendo sus datos unos de los más utilizados por la comunidad científica. “Fue el primer instrumento entregado para su integración en la nave y el primer artículo científico publicado de la misión Solar Orbiter lo ha realizado el equipo de EPD, no se puede pedir más y esto es solo un anticipo de lo que Solar Orbiter y en concreto EPD pueden hacer durante la fase científica de la misión”

Más cerca del Sol

Ahora es el momento de comenzar a operar conjuntamente los dos grupos de instrumentos a medida que la misión pasa a la fase científica principal, y la anticipación es palpable. En marzo, Solar Orbiter hará su segundo paso cercano al Sol, llamado perihelio. Su primer perihelio tuvo lugar en junio de 2020, y la nave espacial se acercó a 77 millones de kilómetros. Esta vez, Solar Orbiter se acercará a 50 millones de kilómetros, lo que proporcionará un impulso significativo a la ciencia que se puede hacer.

“Estará a un tercio de la distancia entre el Sol y la Tierra. Entonces, en comparación con todas las imágenes interesantes de alta resolución que ya obtuvimos, todo ahora se ampliará en un factor de dos”, dice Daniel.

Esto incluye nuevas vistas de las enigmáticas 'fogatas' que Solar Orbiter vio durante el primer perihelio. Las fogatas podrían contener pistas sobre cómo la atmósfera exterior del Sol tiene una temperatura de millones de grados, mientras que la superficie tiene una temperatura de miles, lo que aparentemente desafía la física porque el calor no debería poder fluir de un objeto más frío a uno más caliente.

Solar Orbiter no se acerca tanto al Sol como Parker Solar Probe de la NASA, esto es debido al diseño de la misión, ya que permite que Solar Orbiter no solo mida lo que está sucediendo en el viento solar, sino que también lleve telescopios que puedan mirar al Sol sin ser destruido por el calor. Los dos conjuntos de datos se pueden comparar para vincular la actividad en la superficie del Sol con el clima espacial alrededor de la nave.

“Esta ciencia de la vinculación es lo que encuentro más emocionante”, dice Yannis Zouganelis, científico adjunto del proyecto de Solar Orbiter.

Todo un desafío

Pero antes de que esto ocurra Solar Orbiter debe completar su sobrevuelo de la Tierra. Y esto presenta una oportunidad para que los observadores del cielo con ojos de águila se despidan de la nave espacial antes de que se dirija para siempre al espacio profundo.

En los momentos previos al acercamiento más cercano, los observadores del cielo en Canarias y el norte de África podrían vislumbrar brevemente la nave espacial a toda velocidad por el cielo. Viajará a aproximadamente 0,3 grados por segundo, que es un poco más de la mitad del diámetro aparente de la Luna cada segundo. Para la mayoría de los observadores, será demasiado débil para detectarlo a simple vista y demasiado rápido para que lo rastreen los telescopios, por lo que los binoculares deberían brindar la mejor oportunidad de vislumbrar un destello.

Cuando Solar Orbiter vuelva a emerger de la sombra de la Tierra, estará en camino a su encuentro con el Sol y las regiones polares solares nunca vistas. Habrá comenzado la fase científica de esta ambiciosa misión.

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