Nuevo proyecto para estudiar los orígenes de las partículas energéticas solares

Un proyecto conjunto de la NASA y el Laboratorio de Investigación Naval  de E.E.U.U. dedicado a estudiar los orígenes de las partículas energéticas solares, la forma de radiación más peligrosa del Sol, está listo para su lanzamiento.

UVSC Pathfinder, abreviatura de Ultraviolet Spectro-Coronagraph Pathfinder, viajará al espacio a bordo de la STPSat-6, la nave espacial principal de la misión Space Test Program-3 (STP-3) del Departamento de Defensa. STP-3 está programado para despegar en un cohete Atlas V 551 de United Launch Alliance no antes del 22 de noviembre, desde la Space Force Station de Cabo Cañaveral en Florida.

Las partículas de energía solar, o SEP, crean un tipo de clima espacial que representa un gran desafío para la exploración espacial. Una tormenta de partículas solares, o evento SEP, ocurre cuando el Sol lanza partículas energéticas al espacio, a velocidades tan altas, que algunas llegan a la Tierra, a 150 millones de kilómetros de distancia, en menos de una hora. Estas ráfagas de partículas pueden causar estragos en las naves espaciales y exponer a los astronautas a radiaciones peligrosas.

UVSC Pathfinder observará las regiones más bajas de la atmósfera exterior del Sol, o corona, donde se cree que se originan los SEP. Si bien el Sol libera erupciones casi a diario cuando está más activo, solo hay alrededor de 20 tormentas de partículas solares disruptivas durante cualquier ciclo solar de 11 años. Los científicos no pueden predecir de manera precisa cuál de estos producirá SEP, ni su intensidad. Comprender y, finalmente, predecir estas tormentas solares es crucial para permitir la exploración espacial futura.

“Es un pionero porque estamos demostrando nueva tecnología y una nueva forma de pronosticar este tipo de clima espacial”, dijo Leonard Strachan, astrofísico del Laboratorio de Investigación Naval de E.E.U.U., En Washington, D.C., e investigador principal de la misión. “En este momento, no hay una forma real de predecir cuándo ocurrirán estas tormentas de partículas”.

Comprender y predecir los SEP

El UVSC Pathfinder es un coronógrafo, una especie de instrumento que bloquea la cara brillante del Sol para revelar la corona circundante más tenue. La mayoría de los coronógrafos tienen una sola apertura con una serie de máscaras anulares opacas que bloquean el Sol y reducen la luz parásita. La novedad de UVSC Pathfinder es que utiliza cinco aperturas separadas, cada una con su propia máscara, lo que aumenta significativamente la señal de la corona.

En la corona, los científicos esperan encontrar el grupo concreto de partículas que se convertirán en partículas energéticas solares. No cualquier partícula en la atmósfera del Sol puede energizarse a un SEP. Más bien, los científicos piensan que los SEP provienen de enjambres de semillas de partículas ubicadas en la corona que son alrededor de 10 veces más calientes y energéticas que sus vecinas. Esas podrían provenir de ráfagas brillantes de energía, conocidas como llamaradas, o regiones de campos magnéticos intensos en la corona, llamadas láminas de corriente.

Se necesita algo de actividad solar energética previa para encender las semillas de partículas. Ocasionalmente, el Sol libera nubes masivas de material solar, llamadas eyecciones de masa coronal. Esas explosiones pueden generar un impacto. “Si una eyección de masa coronal sale lo suficientemente rápido”, al menos a 440 kilómetros por segundo, “puede producir un choque, que puede barrer estas partículas”, explicó Strachan. “Las partículas obtienen tanta energía del impacto que se convierten en SEP”.

El UVSC Pathfinder es un espectro-coronógrafo, que es un instrumento que bloquea la cara brillante del Sol para revelar la corona circundante más tenue. Se muestra aquí siendo inspeccionado después de la prueba de vacío térmico en NRL.
Créditos: Cortesía de Leonard Strachan.

A diferencia de la mayoría de los coronógrafos que toman imágenes en luz visible, UVSC Pathfinder es único porque se combina con un espectrómetro que mide la luz ultravioleta (un tipo de luz que es invisible para nuestros ojos). Al analizar la luz en la corona, los investigadores esperan identificar cuándo están presentes las semillas o precursores de partículas.

Los científicos han observado de forma rutinaria los SEP desde la perspectiva cercana a la Tierra, a 150 millones de kilómetros de su origen. Dado que las semillas de partículas solo están presentes en la corona, ha sido imposible medirlas directamente. UVSC Pathfinder tiene como objetivo observar las escurridizas partículas mediante la detección remota de sus firmas en luz ultravioleta. “Sabemos bastante poco sobre ellas”, dijo Martin Laming, físico del Laboratorio de Investigación Naval de E.E.U.U y líder científico del UVSC Pathfinder. “Esta es realmente una observación innovadora”.

Los impactos de los enjambres de SEP son graves. Cuando se trata de naves espaciales, pueden freír la electrónica, corromper la programación del ordenador de un satélite, dañar los paneles solares e incluso desorientar el rastreador de estrellas de una nave espacial, que se utiliza para la navegación. El efecto es como conducir a través de una tormenta de nieve y perderse: los SEP llenan la vista del rastreador de estrellas y, al perder su capacidad de orientarse, se salen de la órbita.

Para los humanos, los SEP son peligrosos porque pueden atravesar una nave espacial o la piel de un astronauta, donde pueden dañar las células o el ADN. Este daño puede aumentar el riesgo de cáncer en el futuro o, en casos extremos, causar enfermedad aguda por radiación a corto plazo. (En la Tierra, el campo magnético protector y la atmósfera de nuestro planeta nos protegen de este daño). Una serie de enormes erupciones solares en agosto de 1972, entre las misiones Apolo 16 y 17, sirven como recordatorio de la amenaza que representan la actividad solar y la radiación.

El experimento UVSC Pathfinder, marca un gran paso hacia la comprensión de dónde provienen los SEP y cómo evolucionan a medida que viajan a través del sistema solar. Los datos ayudarán a los científicos a predecir si una explosión solar podría generar SEP problemáticos de la misma manera que predecimos eventos climáticos severos en la Tierra. Los pronósticos permitirían a los operadores de naves espaciales y a los astronautas tomar las medidas necesarias para mitigar sus impactos. “Si nuestro pensamiento es correcto, las semillas de partículas serán una firma realmente importante de las tormentas de radiación a las que debemos prestar atención”, dijo Laming.

Las imágenes del satélite STEREO de la NASA muestran una eyección de masa coronal seguida de una ráfaga de partículas energéticas solares.
Créditos: NASA/STEREO.
Uniéndose a la flota de heliofísica de la NASA

UVSC Pathfinder es la última incorporación a la flota de observatorios de heliofísica de la NASA. Las misiones de heliofísica de la NASA estudian un vasto sistema interconectado desde el Sol hasta el espacio que rodea la Tierra y otros planetas, y hasta los límites más lejanos del flujo constante de viento solar. UVSC Pathfinder proporciona información clave sobre los SEP, lo que permite la exploración espacial futura.

Las observaciones de la misión complementarán las de otros dos observatorios solares. El nuevo coronógrafo estará a 1,4 millones de kilómetros del Sol, mientras que Parker Solar Probe de la NASA y la Agencia Espacial Europea y Solar Orbiter de la NASA, tomarán muestras directamente del espacio hasta una distancia de 61 millones de kilómetros y 430 millones de millas del Sol, respectivamente. “Esperamos que las observaciones coordinadas sean útiles para precisar la evolución de los SEP a medida que se alejan del Sol”, dijo Strachan.

“El programa científico de la NASA tiene una larga historia de consecución de herramientas de predicción del clima espacial, a partir de los resultados de misiones de pura investigación”, dijo Daniel Moses, tecnólogo jefe de la División de Heliofísica de la NASA. “La colaboración entre la Science Mission Directorate de la NASA, el Laboratorio de Investigación Naval y el programa STP del Departamento de Defensa ha sido particularmente fructífera en esta área. UVSC Pathfinder continúa esta orgullosa tradición de colaboración en investigación, con el potencial de desarrollar una nueva herramienta de alto impacto con capacidad predictiva”.

UVSC Pathfinder es una carga útil del Laboratorio de Investigación Naval de E.E.U.U. y la NASA, que viajará a bordo del Department of Defense’s Space Test Program Satellite-6 (STPSat-6) Vuela junto con la Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) de la NASA, que está probando una capacidad de comunicaciones mejorada con el potencial de aumentar el ancho de banda de 10 a 100 veces más que los sistemas de radiofrecuencia, lo que permitirá que las misiones espaciales envíen más datos a la Tierra.

El UVSC Pathfinder fue diseñado y construido en el Laboratorio de Investigación Naval de E.E.U.U., financiado a través del Programa de Heliofísica de la NASA y la Oficina de Investigación Naval. Está gestionado por la Heliophysics Technology and Instrument Development for Science, o H-TIDeS, en la sede de la NASA. STP es operado por el Centro de Sistemas de Misiles y Espacio de la Fuerza Espacial de los Estados Unidos.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.