¿Cómo se recalibran los instrumentos que observan el Sol?

Es mejor no mirar directamente al Sol, a menos que sea uno de los instrumentos de observación del Sol de la NASA. E incluso entonces, hacerlo causará algunos daños. La exposición al sol degrada los sensores de luz de todo tipo, desde las retinas del ojo humano hasta los instrumentos a bordo del satélite del Solar Dynamics Observatory de la NASA, o SDO. Afortunadamente, con calibraciones periódicas, este último puede seguir transmitiendo datos de alta calidad a los investigadores de la Tierra.

El Extreme Ultraviolet Variability Experiment de SDO, o EVE, utiliza cohetes de sondeo para la calibración. Durante los vuelos de aproximadamente 15 minutos, estos cohetes suborbitales llevan un duplicado del instrumento EVE a unos 290 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, donde registra las mediciones para mantener afinado su instrumento gemelo a bordo del SDO. Tom Woods, físico solar del Laboratory for Atmospheric and Space Physics de la Universidad de Colorado Boulder, es el investigador principal del instrumento EVE.

La ventana de lanzamiento de 30 minutos para el próximo vuelo de calibración de EVE se abre a las 11:25 a.m. MT del 9 de septiembre de 2021, en el campo de misiles White Sands en Nuevo México.

Ilustración de la nave espacial SDO con el instrumento EVE resaltado.
Créditos: NASA/SDO.

EVE es un instrumento espacial que mide la luz ultravioleta extrema del Sol. La actividad del Sol provoca enormes variaciones en las salidas de esta poderosa radiación, que es invisible a nuestros ojos y es absorbida por la atmósfera terrestre antes de que llegue a la superficie.

Las erupciones solares, por ejemplo, liberan cantidades masivas de luz ultravioleta extrema. EVE hace posible que los investigadores conozcan la actividad del Sol casi en tiempo real. Se necesita menos de un segundo para que los datos de SDO lleguen a la Tierra y otros 15 minutos para que los datos se procesen en una forma utilizable.

Esta velocidad es importante porque los impactos de esta variación a veces se pueden notar en la Tierra. Los estallidos de luz ultravioleta extrema pueden alterar la atmósfera de la Tierra y, como resultado, las señales de radio o GPS que viajan a través de ella. “Parte de nuestra ciencia es proporcionar estas medidas a los operadores del clima espacial, que se preocupan por cómo nuestros sistemas de comunicación y navegación podrían verse interrumpidos debido a una erupción solar”, dijo Woods.

Pero la radiación solar y la dureza del espacio degradan los sensores de EVE con el tiempo. Por ello, el equipo de Woods y la NASA envían estos cohetes de sondeo al espacio para recalibrar EVE y mantener los datos precisos. A bordo del cohete, la copia del instrumento EVE mide la luz ultravioleta extrema antes de lanzarse en paracaídas a la Tierra para su recuperación. El instrumento debe estar en el espacio para registrar estas mediciones porque la atmósfera absorbe la mayor parte de la luz ultravioleta.

Excepto en sus breves y ocasionales incursiones al espacio, el instrumento duplicado está en la Tierra, protegido del duro entorno espacial y al alcance de los científicos para su puesta a punto. Al comparar las mediciones de este instrumento EVE con las de su gemelo en SDO, los investigadores pueden corregir cualquier degradación en la versión satelital. La información también se utiliza para validar la calibración de diez instrumentos a bordo de otras naves espaciales.

Las imágenes muestran el Sol visto por otro instrumento SDO, AIA, en 2021, en luz 304 Angstrom, antes de corregir la degradación (izquierda) y con correcciones producidas por una  calibración gracias a un cohete de sondeo (derecha).
Créditos: NASA/SDO.

Después del lanzamiento de SDO en 2010, Woods y su equipo se propusieron recalibrar el instrumento aproximadamente cada seis meses. Ahora, los cohetes encargados de realizar estas mediciones se lanzan aproximadamente una vez cada dos años, porque la tasa de degradación disminuye con el tiempo. Sin embargo, la pandemia de coronavirus retrasó el último lanzamiento, por lo que ahora están por encima de la marca de los tres años. “Estamos ansiosos por lanzar este y ver lo bien que va todo”, dijo Woods. Una vez que tengan los nuevos datos, volverán a ejecutar los de los últimos años para garantizar las mediciones más precisas posibles.

Entre los lanzamientos de cohetes de sondeo, el equipo de EVE también utiliza mediciones de calibración semanales del propio instrumento EVE de SDO. Pero, dijo Woods, esas calibraciones no son tan informativas. “No le da una medida directa de la degradación”, dijo. “La única forma de concretar realmente esa degradación es hacer este tipo de calibración cruzada”.

El EVE que habita en la Tierra se está preparando para su décimo viaje al espacio en 15 años (comenzó a volar antes de que se lanzara el SDO), y están surgiendo nuevas preguntas. “¿Cuántas veces puedes lanzar esto antes de que algo se rompa?” Dijo Woods. “La vibración del lanzamiento es dura para él, el aterrizaje también lo es”.

La tecnología exacta dentro de EVE ya no está disponible, ya que ha sido reemplazada por versiones más nuevas, pero Woods y su equipo están construyendo un reemplazo en caso de que algo se rompa en los próximos años. “Se está volviendo viejo”, dijo. “No sé cuántas misiones más podrá sobrevivir, pero hasta ahora, toco madera, ya está durando muchos años”. Durante ese tiempo, nos ha permitido ver nuestro Sol como nunca antes. Woods espera que continúe arrojando luz sobre la actividad del Sol en los próximos años.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.