Instrumentos para mejorar el pronóstico del tiempo para los astronautas de Artemis.

Una de las primeras cosas que la gente quiere saber antes de emprender un viaje es cómo estará el tiempo dondequiera que se dirijan. Para los astronautas de Artemis que viajan en misiones a la Luna, dos suites de instrumentos meteorológicos espaciales, HERMES de la NASA y ERSA de la ESA, proporcionarán un pronóstico temprano. El tiempo en este caso significa partículas subatómicas energizadas y campos electromagnéticos que se precipitan a través del sistema solar.

Los conjuntos de instrumentos, que llevan el nombre de dos de los medios hermanos de Artemisa en la mitología griega, Ersa, la diosa del rocío, y Hermes, el mensajero de los dioses olímpicos, estarán precargados en el Gateway antes de que se lancen los dos primeros componentes: el Elemento de Potencia y Propulsión y Puesto Avanzado de Vivienda y Logística. Los dos conjuntos de instrumentos comenzarán a monitorear el entorno de radiación lunar y devolverán datos antes de que comiencen a llegar las tripulaciones.

Concepto artístico del elemento de propulsión y potencia de la puerta de enlace, o PPE, y el puesto avanzado de vivienda y logística, o HALO, en órbita alrededor de la Luna. El cuadro dorado en el lado derecho de la imagen muestra la carga útil de HERMES. La carga útil de ERSA es la caja plateada que se encuentra justo debajo.
Créditos: NASA.

Reforzando décadas de colaboración de agencias en el espacio, la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) están construyendo cada una de las suites de instrumentos para monitorear el clima del espacio profundo e informar datos a la Tierra. Cada agencia pudo aprovechar esta oportunidad temprana para realizar ciencia desde Gateway, que se realizó por primera vez a finales de 2019, al capitalizar tecnologías que eran lo suficientemente maduras como para ser entregadas a mediados de 2022. Las dos mini estaciones meteorológicas complementarias dividirán el trabajo, con ERSA monitoreando la radiación espacial a energías más altas con un enfoque en la protección de los astronautas, mientras que HERMES monitorea las energías más bajas críticas para las investigaciones científicas.

Nadando en un mar solar
La interpretación del artista muestra el aleteo de la magnetosfera (región oscura), que deja a la Luna expuesta a partículas energizadas en el viento solar (amarillo anaranjado). La trayectoria de Gateway alrededor de la Luna, la órbita del halo casi rectilínea, pasará brevemente a través de la cola alargada de la magnetosfera de la Tierra.
Créditos: E. Masongsong, UCLA EPSS.

El cielo nocturno puede parecer oscuro y vacío, pero estamos nadando a través de un mar abierto de partículas de alta energía que se retuercen con campos eléctricos y magnéticos. Los electrones y los iones se acercan a más de un millón de kilómetros por hora, con explosiones ocasionales de tormentas solares que los empujan casi a la velocidad de la luz. Esta corriente de partículas, o pequeños trozos de Sol, es el viento solar.

El campo magnético de la Tierra, que se extiende aproximadamente 100.000 kilómetros en el espacio, nos protege a nosotros y a nuestra tripulación de astronautas más cerca de casa a bordo de la Estación Espacial Internacional. A medida que la Luna orbita la Tierra, entra y sale de la larga cola magnética de la Tierra, la parte del campo magnético de la Tierra que el viento solar devuelve como una manga de viento. Gateway, sin embargo, pasará solo una cuarta parte de su tiempo dentro de este campo magnético, por lo que brinda una oportunidad de investigación para medir directamente el viento solar y la radiación del sol.

HERMES

HERMES, abreviatura de Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite, vislumbrará lo que está sucediendo en las profundidades de la cola magnética, lo que permitirá a la NASA comparar sus observaciones con dos de las cinco naves espaciales THEMIS, un par de orbitadores lunares que llevan algunos instrumentos similares a HERMES. La capacidad de recopilar datos simultáneamente de los tres conjuntos de instrumentos en diferentes ubicaciones brindará una oportunidad única para reconstruir el comportamiento del viento solar a medida que cambia con el tiempo.

HERMES medirá la radiación de menor energía que se considerará para la seguridad de los astronautas cuando corresponda, pero su objetivo principal es científico.

“El entorno del espacio profundo es severo, pero al comprender el clima espacial y la actividad solar podemos mitigar adecuadamente los riesgos para nuestros astronautas y hardware”, dijo Jacob Bleacher, científico jefe de exploración en la Dirección de Misión de Operaciones y Exploración Humana en la sede de la NASA en Washington. “HERMES y ERSA son un ejemplo perfecto de la sinergia entre ciencia y exploración”.

HERMES está dirigido por el Goddard Space Flight Center de la NASA, en Greenbelt, Maryland. Consiste en cuatro instrumentos montados juntos en una plataforma: un magnetómetro, que mide los campos magnéticos alrededor de Gateway, el telescopio pRoton de electrones miniaturizados, o MERiT, que mide iones y electrones; el Analizador Electrostático Electrostático, o EEA, que mide los electrones de menor energía que componen la mayor parte del viento solar, y el Analizador de Sonda Solar para Iones, o SPAN-I, que mide protones e iones, incluido el oxígeno. Goddard proporciona el magnetómetro, MERiT y EEA; SPAN-I se construye en la Universidad de California, Berkeley.

Un diagrama modelo del conjunto de instrumentos HERMES de la NASA. Los cuatro instrumentos se muestran junto con la ICE BOX, o la Caja de Electrónica de Control de Instrumentos, y el SWEM, o el Módulo Electrónico de Electrones y Protones de Viento Solar.
Créditos: NASA
ERSA

ERSA, o European Radiation Sensors Array, estudiará los efectos del viento solar en los astronautas y sus equipos. Equipado con cinco instrumentos, ERSA mide partículas energéticas del Sol, rayos cósmicos galácticos, neutrones, iones y campos magnéticos alrededor del Portal. La medición de estas partículas puede informarnos sobre la física de la radiación en el Sistema Solar y comprender los riesgos que plantea la radiación para los viajeros espaciales humanos y su hardware.

“Comprender el entorno de radiación cambiante alrededor de la Luna y en el Gateway es importante si queremos comprender los peligros potenciales que enfrentarán los astronautas y cómo abordarlos. También nos ayuda a comprender y predecir el clima espacial en todo el sistema Tierra-Luna ”, dijo James Carpenter, Coordinador de Ciencias de la Exploración de la ESA.

El camino de Gateway seguirá una órbita de halo casi rectilínea, también conocida como órbita de halo angelical, alrededor de la Luna.
Créditos: ESA.

En la suite se incluye el instrumento Influence sur les Composants Avancés des Radiations de l’Espace, o ICARE-NG, que mide la radiación ionizante que puede crear breves picos de voltaje que pueden provocar un cortocircuito en la electrónica. Otro instrumento, el Dosímetro Activo Europeo, mide la energía que la radiación depositaría en los tejidos vivos para comprender la exposición humana a la radiación.

Las mediciones tanto de HERMES como de ERSA se realizan en el momento del impacto, una vez que la radiación ya ha llegado. Pero a largo plazo, las mediciones ayudarán a la NASA y la ESA a mejorar sus modelos de clima espacial para predecir mejor cuándo esa radiación podría estar en camino desde el Sol, permitiendo mejores pronósticos avanzados en el futuro.

Gateway es una parte vital del programa Artemis. A través de Artemis, la NASA y sus socios aprenderán a vivir, trabajar y realizar ciencia en la Luna y sus alrededores, creando una presencia robótica y humana sostenida en el vecino más cercano de la Tierra. En la Luna, aprenderemos cómo prosperar en otros mundos, preparando a la humanidad para el próximo gran viaje a Marte.