Una nueva misión echará un primer vistazo a los polos del Sol.



Una nueva nave espacial viaja hacia el Sol para tomar las primeras imágenes de los polos norte y sur del Sol.

Solar Orbiter, una colaboración entre la Agencia Espacial Europea, o ESA, y la NASA, tendrá su primera oportunidad de lanzarse desde Cabo Cañaveral el 7 de febrero de 2020, a las 11:15 p.m. EST. Al lanzarse en un cohete United Launch Alliance Atlas V, la nave espacial utilizará la gravedad de Venus y la Tierra para salir del plano eclíptico, la franja del espacio aproximadamente alineada con el ecuador del Sol, donde todos los planetas orbitan. A partir de ahí, la vista de pájaro del Orbitador Solar le dará la primera mirada a los polos del Sol.

“Hasta el Solar Orbiter, todos los instrumentos de imágenes solares han estado dentro del plano eclíptico o muy cerca de él”, dijo Russell Howard, científico espacial del Laboratorio de Investigación Naval en Washington, D.C. e investigador principal de uno de los diez instrumentos del Solar Orbiter. “Ahora podremos mirar el Sol desde arriba”.

“Será una incógnita”, dijo Daniel Müller, científico del proyecto de la ESA para la misión en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial en los Países Bajos. “Esta es realmente una ciencia exploratoria”.

El Sol juega un papel central en la configuración del espacio que nos rodea. Su campo magnético masivo se extiende mucho más allá de Plutón, allanando una supercarretera para partículas solares cargadas conocidas como viento solar. Cuando las ráfagas de viento solar golpean la Tierra, pueden provocar tormentas de clima espacial que interfieren con nuestro GPS y satélites de comunicaciones; en el peor de los casos, incluso pueden amenazar a los astronautas.


Animación de una porción de la órbita altamente inclinada del Orbitador Solar.
Créditos: ESA / ATG medialab

Para prepararse para la llegada de tormentas solares, los científicos monitorean el campo magnético del Sol. Pero sus técnicas funcionan mejor con una visión directa; cuanto más inclinado es el ángulo de visión, más ruidosos son los datos. La visión lateral que obtenemos de los polos del Sol desde el plano eclíptico deja grandes lagunas en los datos.

“Los polos son particularmente importantes para que podamos modelar con mayor precisión”, dijo Holly Gilbert, científica del proyecto de la NASA para la misión en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Para pronosticar eventos del clima espacial, necesitamos un modelo bastante preciso del campo magnético global del Sol”.

Los polos del Sol también pueden explicar observaciones centenarias. En 1843, el astrónomo alemán Samuel Heinrich Schwabe descubrió que la cantidad de manchas solares (manchas oscuras en la superficie del Sol que marcan fuertes campos magnéticos) aumenta y disminuye en un patrón repetitivo. Hoy, lo conocemos como el ciclo solar de aproximadamente 11 años en el que el Sol cambia entre el máximo solar, cuando las manchas solares proliferan y el Sol está activo y turbulento, y el mínimo solar, cuando son menos y está más tranquilo. “Pero no entendemos por qué son 11 años, o por qué algunos máximos solares son más fuertes que otros”, dijo Gilbert. Observar los campos magnéticos cambiantes de los polos podría ofrecer una respuesta.


Simulación de una erupción solar que golpea el campo magnético de la Tierra.
Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA / Estudio de visualización científica / Centro de modelado coordinado de la comunidad.

La única nave espacial anterior que sobrevoló los polos del Sol también fue una empresa conjunta ESA / NASA. Lanzada en 1990, la nave espacial Ulysses realizó tres pases alrededor de nuestra estrella antes de su desmantelamiento en 2009. Pero Ulysses nunca se acercó más que la distancia de la Tierra al Sol, y solo llevó lo que se conoce como instrumentos in situ, como el sentido del tacto, medía el entorno inmediatamente alrededor de la nave espacial. El Orbitador Solar pasará dentro de la órbita de Mercurio llevando cuatro instrumentos in situ y seis sensores de imágenes remotos, que observarán el Sol desde lejos. “Vamos a poder mapear lo que” tocamos “con los instrumentos in situ y lo que” vemos “con la teledetección”, dijo Teresa Nieves-Chinchilla, científica adjunta del proyecto de la NASA para la misión.

Después de años de desarrollo tecnológico, será lo más cerca que las cámaras orientadas al Sol se aproximen. “Realmente no puedes acercarte mucho más de lo que va Solar Orbiter y mirando al Sol”, dijo Müller.

Durante los siete años de vida útil de la misión, Solar Orbiter alcanzará una inclinación de 24 grados sobre el ecuador del Sol, aumentando a 33 grados con tres años adicionales de operaciones de misión extendida. En la aproximación más cercana, la nave espacial se acercará a menos de 5 millones de kilómetros del Sol.

Para combatir el calor, Solar Orbiter tiene un escudo térmico de titanio diseñado a medida con un recubrimiento de fosfato de calcio que resiste temperaturas de 500 °C, trece veces el calentamiento solar que enfrentan las naves espaciales en órbita terrestre. Cinco de los instrumentos de teledetección miran al Sol a través de mirillas en ese escudo térmico; uno observa el viento solar a un lado.

Solar Orbiter será la segunda misión principal de la NASA al Sistema Solar interno en los últimos años, tras el lanzamiento en agosto de 2018 de la sonda Solar Parker. Parker ha completado cuatro pases solares cercanos y volará a 6.5 millones de kilómetros del Sol en la aproximación más cercana.

Las dos naves espaciales trabajarán juntas: a medida que Parker muestrea partículas solares de cerca, Solar Orbiter capturará imágenes desde más lejos, contextualizando las observaciones. Las dos naves espaciales también se alinearán ocasionalmente para medir las mismas líneas de campo magnético o corrientes de viento solar en diferentes momentos.

“Estamos aprendiendo mucho con Parker, y agregar Solar Orbiter a la ecuación solo traerá aún más conocimiento”, dijo Nieves-Chinchilla.

Solar Orbiter es una misión cooperativa internacional entre la Agencia Espacial Europea y la NASA. El Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (ESTEC) de la ESA en los Países Bajos gestiona el esfuerzo de desarrollo. El Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) en Alemania operará Solar Orbiter después del lanzamiento. Solar Orbiter fue construido por Airbus Defence and Space, y contiene 10 instrumentos: nueve provistos por los estados miembros de la ESA y la ESA. La NASA proporcionó un conjunto de instrumentos, SoloHI y detectores y hardware para otros tres instrumentos.