El orbitador, cuyo destino es un asteroide con el mismo nombre, está realizando los preparativos finales para su lanzamiento en agosto.
Desde su llegada el 29 de abril, la nave espacial Psyche se ha trasladado a la Payload Hazardous Servicing Facility en el Kennedy Space Center de la NASA, en Florida, donde los técnicos la sacaron de su contenedor de envío protector, la giraron a la posición vertical y comenzaron los pasos finales para preparar la nave espacial para el lanzamiento. En los próximos meses, los equipos realizarán una variedad de trabajos que incluyen la reinstalación de paneles solares, la reintegración de una radio, la prueba del sistema de telecomunicaciones, la carga de propulsores y el encapsulado de la nave espacial dentro de los carenados de carga útil antes de que abandone las instalaciones y se traslade a la plataforma de lanzamiento.
La nave espacial Psyche explorará un asteroide ubicado entre Marte y Júpiter, rico en metales y conformado en gran parte por níquel-hierro. La misión tiene como objetivo de lanzamiento el 1 de agosto a bordo de un cohete SpaceX Falcon Heavy, desde el Complejo de Lanzamiento 39A de Kennedy. Tras llegar en 2026 al asteroide, la nave espacial pasará 21 meses orbitándolo, cartografiando y recopilando datos, lo que podrá proporcionar información sobre cómo se formaron los planetas que poseen un núcleo metálico, como la Tierra.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU.
Más información de la misión
La Universidad Estatal de Arizona lidera la misión Psyche. El Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, administrado para la agencia por Caltech, en Pasadena, California, es responsable de la gestión general de la misión, la ingeniería de sistemas, la integración, las pruebas y las operaciones de la misión. Maxar proporciona el chasis de la nave espacial de propulsión eléctrica solar de alta potencia. Psyche fue seleccionada en 2017 como la misión número 14 del Discovery Program de la NASA.
El Ingenuity Mars Helicopter de la NASA exploró esta cresta cerca del antiguo delta del río, en el cráter Jezero, porque es de interés para los científicos del rover Perseverance. Ampliado a la derecha hay un primer plano de uno de los afloramientos rocosos de la cordillera. La imagen fue capturada el 23 de abril, durante el vuelo 27 del helicóptero.
El Ingenuity Mars Helicopter de la NASA recientemente inspeccionó una cresta interesante cerca del antiguo delta del río, en el cráter Jezero. Las imágenes, capturadas el 23 de abril, durante el vuelo 27 del pequeño helicóptero, se tomaron a petición del equipo científico del rover Perseverance Mars, que quería ver más de cerca el inclinado afloramiento.
“Ingenuity no solo proporciona imágenes desde una perspectiva aérea, sino que permite a nuestro equipo estar en dos lugares a la vez en Marte”, dijo Ken Farley de Caltech, científico del proyecto de Perseverance. “Enviar el rover para inspeccionar en un lugar mientras se lanza el helicóptero para inspeccionar otros cientos de metros de distancia, es un gran ahorro de tiempo. También puede ayudarnos a explorar áreas que el rover nunca visitará, como en este caso”.
La línea de la cordillera, que el equipo científico llama “Fortun Ridge” en honor a una parroquia en Noruega, es una característica geológica de interés porque los datos recopilados desde la órbita y a distancia por Perseverance, indican que es el límite entre las dos principales unidades rocosas del suelo del cráter.
Las imágenes anteriores sugieren que las capas inclinadas de roca en este área de Marte, son poco comunes (a diferencia de la Tierra, donde la tectónica de placas y los terremotos causan la inclinación). El equipo científico también tendrá la oportunidad de comparar las imágenes del vuelo 27 de esta zona con los datos recopilados por Ingenuity y Perseverance de una cresta en ángulo apodada “Artuby” en la región “South Séítah” del cráter. La comparación de las tomas de Ingenuity de las dos crestas en ángulo, puede ayudar a los científicos del equipo a comprender mejor la historia del suelo del cráter y, posiblemente, las fuerzas que estuvieron en juego en esta parte del cráter Jezero hace miles de millones de años.
Esta reciente incursión de Ingenuity sigue a la exploración del helicóptero realizada para ver la carcasa trasera y el paracaídas que ayudaron al rover Perseverance a aterrizar de manera segura en Marte, con Ingenuity unido a su vientre. Esas imágenes tienen el potencial de ayudar a garantizar aterrizajes más seguros para futuras naves espaciales, como el Mars Sample Return Lander, que forma parte de un proyecto multimisión que traerá muestras de Perseverance de rocas, atmósfera y sedimentos marcianos a la Tierra, para un análisis detallado.
Tendrá equilibrio. Estabilidad. Armonía. Este CubeSat cuyo propósito es encontrar una órbita lunar, podrá descansar en un punto gravitatorio en el espacio en el que la atracción de la gravedad de la Tierra y la Luna interactúan permitiendo una órbita casi estable.
Curiosamente, la órbita se conoce formalmente en la mecánica orbital como una “near rectilinear halo orbit (NRHO) (órbita de halo casi rectilínea). Lo que significa que, si pudiéramos rastrear la forma de la órbita, se vería como un óvalo alargado con lados tan largos que son casi rectos.
Créditos: Advanced Space.
El Cubesat Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE), propiedad y operado por Advanced Space en Westminster, Colorado, será la primera nave espacial en probar esta órbita. Los investigadores quieren demostrar que la órbita requiere menos combustible y permite un contacto constante de comunicaciones directas con la Tierra a medida que la nave espacial orbita a la Luna.
La NASA tiene planes para este tipo único de órbita. Los ingenieros esperan que les permita estacionar naves espaciales más grandes en órbita lunar, incluida la estación espacial Gateway, en órbita alrededor de la Luna durante unos 15 años.
Aproximadamente seis días después del lanzamiento, CAPSTONE se desplegará desde la nave espacial Rocket Lab Photon y comenzará su transferencia de cuatro meses a su NRHO, utilizando sus propulsores para impulsar su viaje. Después de un par de maniobras adicionales de “limpieza” y una maniobra crítica que insertará la nave espacial en el NRHO, la nave espacial usará ocasionalmente y con moderación, sus propulsores para mantenerse en curso, lo que le permitirá a la NASA comprender la dinámica de la órbita durante al menos seis meses.
“CAPSTONE se controlará y mantendrá con precisión y se beneficiará enormemente de la física casi estable de su órbita de halo casi rectilínea”, dijo Elwood Agasid, subdirector del programa de Small Spacecraft Technology en el Ames Research Center de la NASA en Silicon Valley, California. “Los empujes se programarán para dar a la nave un impulso adicional, ya que genera impulso de forma natural; esto requiere mucho menos combustible de lo que requeriría una órbita más circular”.
Si se ve desde la Tierra, la órbita de CAPSTONE trazaría repetidamente un óvalo constante alrededor de la Luna a medida que la nave espacial se mueve desde el Polo Norte lunar hasta el Polo Sur lunar. Llevará casi una semana completar una órbita lunar completa. Mientras esté sobre el Polo Sur, la nave espacial viajará a su mínima velocidad y estará más alejada de la superficie lunar, aproximadamente a 76.000 kilómetros sobre la Luna. Luego, a medida que aumente el impulso, la nave espacial viajará a su máxima velocidad y realizará el trazo más cercano a la Luna, donde cruzará el Polo Norte, a aproximadamente 3.400 kilómetros de altura.
“Esta órbita tiene la ventaja adicional de permitir que el Gateway tenga comunicaciones óptimas con futuras misiones Artemis que operen en la superficie lunar, o que se encuentren de regreso a la Tierra”, dijo Agasid. “Esto podría suponer nuevas oportunidades para futuros trabajos de exploración y ciencia lunar”.
Los científicos del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, han recibido recientemente muestras de la superficie lunar que han estado custodiadas en un congelador en el Johnson Space Center de la NASA, en Houston, desde que los astronautas del Apolo 17 las trajeron a la Tierra, en diciembre de 1972.
Esta investigación es parte del Apollo Next Generation Sample Analysis Program, o ANGSA, un proyecto para estudiar las muestras que se trajeron del Programa Apolo antes de que se lleven a cabo las misiones Artemis al Polo Sur de la Luna.
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA.
Sin embargo, el proceso de llevar las muestras del Johnson a los investigadores de Goddard, así como a los investigadores del Ames Research Center de la NASA (Silicon Valley, California), al Naval Research Laboratory (Washington, D.C.) y a la Universidad de Arizona (Tucson), no fue sencillo. El proceso comenzó hace más de cuatro años cuando Julie Mitchell, de la NASA, y su equipo de conservación de Artemis, en Johnson, comenzaron a diseñar y modernizar una instalación para procesar las muestras congeladas del Apolo 17. Supuso un nuevo enfoque, los científicos estaban emocionados de emplear una técnica que pudiera aplicarse a futuras misiones lunares.
“Comenzamos esto a principios de 2018 y hubo muchos retos técnicos que tuvimos que superar para llegar a este punto”, dijo Mitchell. “Esto se ha contemplado como una práctica para preparar una instalación para el futuro procesamiento de muestras en frío”.
“Al hacer este trabajo, no solo estamos facilitando la exploración de Artemis, sino que también estamos facilitando el proceso para traer muestras en el futuro y la exploración humana en el resto del sistema solar”, agregó Mitchell. “Me siento muy privilegiado de contribuir de esta pequeña manera al desarrollar las capacidades para que podamos recolectar estos materiales, llevarlos a casa de manera segura y preservarlos a largo plazo”.
Una vez que la instalación estuvo lista, Ryan Zeigler, conservador de muestras de Astromaterials Research and Exploration Science Division (ARES), en Johnson, y su equipo, tuvieron que adaptarse a las condiciones únicas diseñadas por el equipo de Mitchell para mantener las muestras congeladas durante el procesamiento, que incluían disminución de la visibilidad debido a las heladas y los retos a la hora de manipular las muestras mientras se trabajaba con guantes gruesos en una vitrina purgada con nitrógeno, todo lo cual tuvo lugar dentro de una cámara frigorífica mantenida a menos 4 grados Fahrenheit (menos 20 C). Ser capaz de mantener las muestras congeladas será importante para Artemis, ya que los astronautas podrían traer muestras de hielo del Polo Sur de la Luna.
“Todo lo que hacemos implica mucha logística y mucha infraestructura, pero agregar el frío lo hace mucho más difícil”, dijo Zeigler. “Es una lección de aprendizaje importante para Artemis, ya que poder procesar muestras en frío será aún más importante para la misión Artemis que para Apollo. Este trabajo nos brinda algunas lecciones aprendidas y un buen avance para Artemis”.
Una vez que las muestras congeladas fueron procesadas y subdivididas en Johnson, por el procesador de muestras lunares Jeremy Kent, se enviaron rápidamente en un refrigerador con hielo seco, se abrieron inmediatamente en Goddard y se almacenaron en un congelador seguro. Para los científicos que ahora trabajan con estos tesoros, hay algo especial en recibir muestras que no han sido investigadas en casi cinco décadas.
Tres científicos de ARES procesan muestras congeladas del Apolo 17 dentro de una cámara frigorífica mantenida a menos 4 grados Fahrenheit (menos 20 C). Debajo de la bata de laboratorio, se ponen parkas, guantes y gorros para mantenerse calientes. Créditos: NASA/Robert Markowitz.
Jamie Elsila, científica investigadora en el Astrobiology Analytical Laboratory, en Goddard, se está enfocando en el estudio de pequeños compuestos orgánicos volátiles para la investigación y análisis de la muestra. Investigaciones anteriores mostraron que algunas muestras lunares contienen aminoácidos, que son esenciales para la vida en la Tierra. Su equipo quiere comprender su origen y distribución en el sistema solar.
“Creemos que algunos de los aminoácidos presentes en los suelos lunares pueden haberse formado a partir de moléculas precursoras, que son compuestos más pequeños y volátiles como el formaldehído o el cianuro de hidrógeno”, dijo Elsila. “Nuestro objetivo de investigación es identificar y cuantificar estos pequeños compuestos orgánicos volátiles, así como cualquier aminoácido, y utilizar los datos para comprender la química orgánica prebiótica de la Luna”.
Natalie Curran, investigadora principal del Mid Atlantic Noble Gas Research Lab, en Goddard, se centra en comprender la historia que las muestras pueden haber experimentado durante su vida en la Luna. La superficie de la Luna es un entorno duro y, a diferencia de la Tierra, no tiene una atmósfera que la proteja de la exposición al espacio.
“Nuestro trabajo nos permite usar gases nobles, como argón, helio, neón y xenón, para medir la duración de la exposición de una muestra a los rayos cósmicos, y esto puede ayudarnos a comprender la historia de esa muestra”, dijo Curran. “Los rayos cósmicos pueden dañar el material orgánico que puede estar en una muestra, por lo que comprender la duración ayuda a determinar los efectos que la exposición ha tenido en lo orgánico”.
Tanto Elsila como Curran están en posesión de muestras lunares congeladas y no congeladas. Cuando estas muestras fueron traídas a la Tierra, una parte se almacenó a temperatura ambiente y otra parte se congeló, lo que permitió la comparación entre los dos grupos. Los científicos analizarán ambos conjuntos de muestras para determinar si existen diferencias en el contenido orgánico. Comprender cualquier variación causada por los diferentes métodos de conservación podría conformar decisiones futuras sobre cómo almacenar las muestras que traigan los astronautas de Artemis, parte de lo que hará el equipo ARES, en Johnson.
Para Elsila, “es genial pensar en todo el trabajo que se llevó a cabo para recolectar las muestras en la Luna y luego en toda la previsión y cuidado que se dedicó a preservarlas para que podamos analizarlas en este momento”, señaló.
En cuanto a Curran, “cuando piensas en cómo estas muestras han venido de otro cuerpo, cuán lejos han viajado y la historia del sistema solar que han conservado dentro de ellas, siempre me sorprendo”, agregó.
La galaxia ultradifusa GAMA 526784 aparece como un tenue parche de luz en esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. Este difuminado objeto reside en la constelación de Hidra, aproximadamente a cuatro mil millones de años luz de la Tierra. Las galaxias ultradifusas como GAMA 526784, tienen una serie de peculiaridades. Por ejemplo, pueden tener cantidades muy bajas o altas de materia oscura (la sustancia invisible que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo). En las observaciones de galaxias ultradifusas se encontraron algunas con una falta casi total de materia oscura, mientras que otras consisten prácticamente en materia oscura. Otra rareza de esta clase de galaxias es su inusual abundancia de cúmulos globulares brillantes, algo que no se observa en otros tipos de galaxias.
El Hubble capturó GAMA 526784 con la Advanced Camera for Surveys (ACS), que fue instalada en 2002 por los astronautas durante la Hubble Servicing Mission 3B. Desde entonces, el instrumento ha desempeñado un papel fundamental en algunos de los resultados científicos más impresionantes del Hubble, incluida la captura del Hubble Ultra Deep Field. La ACS también fotografió a Plutón antes que la misión New Horizons, observó lentes gravitacionales gigantescas y encontró galaxias completamente formadas en el universo primitivo.
Esta imagen proviene de un conjunto de observaciones del Hubble diseñadas para obtener información sobre las propiedades de las galaxias ultradifusas. La aguda visión del Hubble permitió a los astrónomos estudiar GAMA 526784 en alta resolución en longitudes de onda ultravioleta, lo que ayudó a medir los tamaños y las edades de las regiones compactas de formación de estrellas que salpican la galaxia.
Las estrellas que nacen con más de 20 veces la masa del Sol terminan sus vidas como agujeros negros. Como su nombre lo indica, los agujeros negros no brillan por sí mismos porque nada puede escapar de ellos, ni siquiera la luz. Hasta 2015, cuando los astrónomos detectaron por primera vez la fusión de agujeros negros a través de las ondas del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales, la forma principal de encontrar agujeros negros era buscarlos en sistemas binarios donde interactuaban con estrellas cercanas. Y la mejor manera de hacerlo era observar en rayos X.
Esta visualización presenta 22 sistemas binarios de rayos X que albergan agujeros negros confirmados, todos se muestran a la misma escala y con sus órbitas aceleradas unas 22.000 veces. La vista de cada sistema refleja cómo lo vemos desde la Tierra. Los colores de las estrellas que van desde el blanco azulado hasta el rojizo representan temperaturas desde 5 veces más calientes hasta un 45 % más frías que nuestro Sol. En la mayoría de estos sistemas, una corriente de materia procedente de la estrella forma un disco de acreción alrededor del agujero negro. En otros, como el famoso sistema llamado Cygnus X-1, la estrella produce un fuerte flujo de salida que es parcialmente arrastrado por la gravedad del agujero negro para formar el disco. Los discos de acreción aparecen de color diferente porque tienen temperaturas aún más altas que las estrellas. El disco más grande que se muestra, perteneciente a un sistema binario llamado GRS 1915, abarca una distancia mayor que la que separa a Mercurio de nuestro Sol. Los propios agujeros negros se muestran más grandes que en la realidad usando esferas escaladas para reflejar sus masas. Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA y Scientific Visualization Studio.
Esta visualización muestra 22 sistemas binarios de rayos X en nuestra galaxia, la Vía Láctea, y su vecina más cercana, la Gran Nube de Magallanes, que alberga agujeros negros de masa estelar confirmada. Los sistemas aparecen a la misma escala física, demostrando su diversidad. Su movimiento orbital está acelerado casi 22.000 veces, y los ángulos de visión replican cómo los vemos desde la Tierra.
Cuando se combina con una estrella, un agujero negro puede acumular materia de dos maneras. En muchos casos, una corriente de gas puede fluir directamente desde la estrella hasta el agujero negro. En otros, como el primer sistema de agujeros negros confirmado, Cygnus X-1, la estrella produce un flujo de salida denso llamado viento estelar, parte del cual la absorbe la intensa gravedad del agujero negro. Hasta el momento, no hay un consenso claro sobre qué modo utiliza GRS 1915, el gran sistema que se observa en el centro de la visualización.
Cuando llega al agujero negro, el gas entra en órbita y forma una estructura ancha y aplanada llamada disco de acreción. El disco de acreción de GRS 1915 puede extenderse más de 80 millones de kilómetros, una distancia mayor que la que separa a Mercurio del Sol. El gas en el disco se calienta a medida que gira lentamente en espiral hacia adentro, emitiendo en luz visible, ultravioleta y finalmente en rayos X.
Los colores de las estrellas van desde el blanco azulado hasta el rojizo, lo que representa temperaturas desde 5 veces más calientes, hasta un 45 % más frías que nuestro Sol. Debido a que los discos de acreción alcanzan temperaturas aún más altas, se ha utilizado un rango de color diferente.
Si bien los agujeros negros aparecen en una escala que refleja sus masas, todos se muestran mucho más grandes que en la realidad. El agujero negro de Cygnus X-1 posee alrededor de 21 veces más masa que el Sol, pero su superficie, llamada horizonte de sucesos, se extiende solo alrededor de 124 kilómetros. Las esferas de gran tamaño también ocultan las distorsiones visibles que producirían los efectos gravitatorios de los agujeros negros.
La alineación del telescopio espacial James Webb de la NASA ya se ha completado. Después de una revisión total, se ha confirmado que el observatorio es capaz de capturar imágenes nítidas y bien enfocadas con cada uno de sus cuatro potentes instrumentos científicos que lleva a bordo.
Al completar la séptima y última etapa de la alineación del telescopio, el equipo mantuvo una serie de reuniones decisivas y acordó por unanimidad que el Webb está listo para continuar con su próxima y última serie de preparativos, conocida como puesta en marcha de instrumentos científicos. Este proceso durará alrededor de dos meses, antes de que comiencen las operaciones científicas este verano.
La alineación del telescopio se puede ver en una serie de imágenes que capturan el campo de visión completo del observatorio.
“Estas notables imágenes de prueba del telescopio alineado demuestran lo que las personas de todos los países y continentes pueden lograr cuando hay una visión científica audaz para explorar el universo”, dijo Lee Feinberg, gerente de elementos ópticos del telescopio Webb en el Goddard Space Flight Center de la NASA.
El rendimiento óptico del telescopio sigue siendo mejor que las predicciones más optimistas del equipo de ingeniería. Los espejos del Webb ahora están dirigiendo la luz recolectada completamente enfocada desde el espacio hacia cada instrumento, y cada instrumento está captando imágenes con la luz que se les llega. La calidad de imagen “limitada por difracción”, lo que significa que la finura de los detalles que se pueden ver es tan buena como es físicamente posible dado el tamaño del telescopio. A partir de este momento, los únicos cambios en los espejos serán ajustes periódicos muy pequeños en los segmentos del espejo principal.
“Con la finalización de la alineación del telescopio y el esfuerzo de media vida, mi papel en la misión del telescopio espacial James Webb ha llegado a su fin”, dijo Scott Acton, científico de control y detección de frente de onda de Webb, de Ball Aerospace. “Estas imágenes han cambiado profundamente mi forma de ver el universo. Estamos rodeados por una sinfonía de creación; ¡hay galaxias por todas partes! Espero que todo el mundo pueda verlas”.
Las imágenes de estrellas nítidamente enfocadas en el campo de visión de cada instrumento, demuestran que el telescopio está completamente alineado y enfocado. Para esta prueba, el Webb apuntó a parte de la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia satélite de la Vía Láctea, que proporciona un denso campo de cientos de miles de estrellas en todos los sensores del observatorio. Los tamaños y posiciones de las imágenes que se muestran aquí representan la disposición relativa de cada uno de los instrumentos del Webb en el plano focal del telescopio, cada uno apuntando a una parte del cielo ligeramente desplazada entre sí. Los tres instrumentos de imágenes del Webb son NIRCam (las imágenes que se muestran aquí en una longitud de onda de 2 micrones), NIRISS (la imagen que se muestra aquí en 1,5 micrones) y MIRI (que se muestra en 7,7 micrones, una longitud de onda más larga que revela la emisión de nubes interestelares y la luz de las estrellas). NIRSpec es un espectrógrafo en lugar de un generador de imágenes, pero puede tomar imágenes, como la imagen de 1,1 micras (que se puede observar en la imagen) para calibraciones y adquisición de objetivos. Las regiones oscuras visibles en partes de los datos de NIRSpec se deben a las estructuras de su conjunto de microobturadores, que tiene varios cientos de miles de obturadores controlables que se pueden abrir o cerrar para seleccionar qué luz se envía al espectrógrafo. Por último, el sensor de orientación fina del Webb rastrea las estrellas guía para señalar el observatorio con gran precisión; sus dos sensores generalmente no se usan para imágenes científicas, pero pueden tomar imágenes de calibración como las que se muestran aquí. Estos datos de imagen se utilizan no solo para evaluar la nitidez de la imagen, sino también para medir y calibrar con precisión las distorsiones sutiles de la imagen y las alineaciones entre los sensores como parte del proceso general de calibración del instrumento del Webb. Crédito: NASA/STScI.
Ahora, el equipo del Webb centrará su atención en la puesta en marcha de instrumentos científicos. Cada instrumento es un conjunto altamente sofisticado de detectores equipados con lentes, máscaras, filtros y equipos personalizados únicos que lo ayudarán a realizar los estudios científicos para los que fue diseñado. Las características especializadas de estos instrumentos se configurarán y operarán en varias combinaciones durante la fase de puesta en servicio del instrumento, para confirmar completamente su puesta en marcha para realizar ciencia. Con la conclusión formal de la alineación del telescopio, el personal clave involucrado en la puesta en marcha de cada instrumento llegó al Mission Operations Center en Space Telescope Science Institute, en Baltimore, y parte esas personas involucradas en la alineación del telescopio, han concluido sus funciones.
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA.
Aunque la alineación del telescopio está completa, quedan algunas actividades de calibración del telescopio: como parte de la puesta en marcha del instrumento científico, se ordenará al telescopio que apunte a diferentes áreas del cielo donde la cantidad total de radiación solar que incide en el observatorio variará, para confirmar de esta manera, la estabilidad térmica al cambiar de objetivo. Además, las observaciones de mantenimiento continuo cada dos días controlarán la alineación de los espejos y, cuando sea necesario, aplicarán correcciones para mantener los espejos en sus ubicaciones alineadas.
En solo minutos, una llamarada en el Sol puede liberar suficiente energía para alimentar al mundo entero durante 20.000 años. Un proceso explosivo llamado reconexión magnética, desencadena estas erupciones solares y los científicos han pasado el último medio siglo tratando de entender cómo ocurre el proceso.
No es solo una curiosidad científica: una comprensión más completa de la reconexión magnética podría permitir entender mejor la fusión nuclear y optimizar las predicciones de las tormentas de partículas del Sol que pueden afectar a la tecnología que orbita a la Tierra.
Ahora, los científicos de la Magnetospheric Multiscale Mission de la NASA, o MMS, creen que lo han descubierto. Han desarrollado una teoría que explica cómo ocurre el tipo más explosivo de reconexión magnética, llamada reconexión rápida, y por qué ocurre a una velocidad constante. La nueva teoría utiliza un efecto magnético común que se usa en dispositivos domésticos, como por ejemplo los sensores que cronometran los sistemas antibloqueo de los frenos del coche, o los que detectan cuándo está cerrada la tapa de un teléfono móvil.
“Finalmente entendemos qué hace que este tipo de reconexión magnética sea tan rápida”, dijo el autor principal del nuevo estudio, Yi-Hsin Liu, profesor de física en Dartmouth College, en New Hampshire, y subdirector del equipo de teoría y modelado de MMS. “Ahora tenemos una teoría para explicarlo completamente”.
La reconexión magnética es un proceso que ocurre en el plasma, a veces llamado el cuarto estado de la materia. El plasma se forma cuando un gas se ha energizado lo suficiente como para romper sus átomos, dejando una variedad de electrones cargados negativamente e iones cargados positivamente que coexisten uno al lado del otro. Este material energético, similar a un fluido, es extremadamente sensible a los campos magnéticos.
Desde las erupciones en el Sol hasta el espacio cercano a la Tierra y hasta los agujeros negros, los plasmas de todo el universo experimentan una reconexión magnética, que convierte rápidamente la energía magnética en calor y aceleración. Si bien existen varios tipos de reconexión magnética, una variante particularmente desconcertante se conoce como reconexión rápida, que ocurre a un ritmo predecible.
“Sabemos desde hace un tiempo que la reconexión rápida ocurre a un cierto ritmo que parece ser bastante constante”, dijo Barbara Giles, científica del proyecto MMS y científica investigadora en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Pero lo que realmente impulsa ese ritmo ha sido un misterio, hasta ahora”.
La nueva investigación, publicada en un artículo en la revista Nature’s Communications Physics y financiada en parte por la National Science Foundation, explica la velocidad a la que ocurre la reconexión específicamente en plasmas sin colisión, un tipo de plasma cuyas partículas están lo suficientemente dispersas como para que las partículas individuales no choquen entre sí. En la reconexión que sucede en el espacio, la mayor parte del plasma se encuentra en este estado sin colisiones, incluido el plasma en las erupciones solares y en el espacio alrededor de la Tierra.
La nueva teoría muestra cómo y por qué es probable que el efecto Hall (que describe la interacción entre los campos magnéticos y las corrientes eléctricas) acelere la reconexión rápida. El efecto Hall es un fenómeno magnético común que se usa en la tecnología cotidiana, como los sensores de velocidad de las ruedas de los vehículos y las impresoras 3D, donde los sensores miden la velocidad, la proximidad, el posicionamiento o las corrientes eléctricas.
Durante la reconexión magnética rápida, las partículas cargadas en un plasma, iones y electrones, dejan de moverse como grupo. A medida que los iones y los electrones comienzan a moverse por separado, dan lugar al efecto Hall, creando un vacío de energía inestable donde ocurre la reconexión. La presión de los campos magnéticos alrededor del vacío de energía hace que el vacío implosione, lo que libera rápidamente inmensas cantidades de energía a un ritmo predecible.
Este gráfico muestra el efecto Hall, que ocurre cuando el movimiento de los iones más pesados (azul) se desacopla de los electrones más livianos (rojo), cuando entran a la región con fuertes corrientes eléctricas (región dorada). Créditos: Scientific Visualization Studio de NASA/ Tom Bridgman.
La nueva teoría se probará en los próximos años con el MMS, que utiliza cuatro naves espaciales que vuelan alrededor de la Tierra en una formación piramidal para estudiar la reconexión magnética en plasmas sin colisiones. En este laboratorio espacial único, el MMS puede estudiar la reconexión magnética a una resolución mayor que la que sería posible en la Tierra.
“En última instancia, si podemos entender cómo funciona la reconexión magnética, entonces podemos predecir mejor los eventos que pueden impactarnos en la Tierra, como tormentas geomagnéticas y erupciones solares”, dijo Giles. “Y si podemos entender cómo se inicia la reconexión, también ayudará a la investigación energética porque los investigadores podrían controlar mejor los campos magnéticos en los dispositivos de fusión”.
La NASA y sus socios de la Agencia Espacial Alemana en el Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) concluirán la misión Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), después de ocho años exitosos en la obtención de datos científicos. SOFIA finalizará sus operaciones a más tardar el 30 de septiembre de 2022, al terminar la extensión actual de la misión.
SOFIA es un avión Boeing 747SP modificado para llevar un telescopio reflector. SOFIA completó su misión principal de cinco años en 2019 y actualmente está completando una prolongación de misión de tres años.
Como parte de la revisión del estado de la investigación astronómica, la National Academies’ Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 evaluó la misión SOFIA. El informe, que proporciona recomendaciones a la NASA para el futuro de la astrofísica de E.E.U.U., concluyó que la productividad científica de SOFIA no justifica sus costos operativos. El informe también encontró que las capacidades de SOFIA no coinciden significativamente con las prioridades científicas que la Decadal Survey ha definido para la próxima década y un futuro más lejano.
Por lo tanto, la Decadal Survey recomendó a la NASA que finalice la misión SOFIA una vez concluida la actual extensión de su misión. La NASA y DLR han aceptado esta recomendación. SOFIA terminará sus operaciones programadas para el año fiscal 2022, seguido de un apagado programado.
Cientos de personas en Estados Unidos y Alemania han contribuido a la misión SOFIA a lo largo de su actividad. Comenzó a desarrollarse en 1996, vio la luz por primera vez en 2010 y alcanzó su plena capacidad operativa en 2014. En los ocho años transcurridos desde entonces, las observaciones de SOFIA de la Luna, los planetas, las estrellas, las regiones de formación estelar y las galaxias cercanas, incluyeron el descubrimiento de agua en la superficie de la Luna iluminada por el sol, en 2020.
En el futuro, los datos de SOFIA estarán disponibles en los archivos públicos de la NASA para que los utilicen los astrónomos de todo el mundo. La NASA continuará avanzando en el descubrimiento científico en astrofísica infrarroja, comenzando con el Telescopio Espacial James Webb, recientemente lanzado, así como otras oportunidades recomendadas por Decadal Survey.
Observar algunos de los componentes que permitieron que el rover llegara de forma segura a la superficie marciana, podría proporcionar información muy valiosa para futuras misiones.
El Ingenuity Mars Helicopter de la NASA inspeccionó, recientemente, tanto el paracaídas que ayudó al rover Perseverance de la agencia a aterrizar en Marte como la carcasa trasera en forma de cono, que protegió al rover en el espacio profundo y durante su ardiente descenso hacia la superficie marciana, el 18 de febrero de 2021. Un equipo de ingenieros del programa Mars Sample Return preguntó si Ingenuity podría proporcionar esta perspectiva. El resultado fueron 10 imágenes aéreas en color, tomadas el 19 de abril durante el vuelo 26 de Ingenuity.
“La NASA amplió las operaciones de vuelo de Ingenuity para realizar vuelos pioneros como este”, dijo Teddy Tzanetos, líder del equipo de Ingenuity en el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, en el sur de California. “Cada vez que estamos en el aire, Ingenuity cubre un nuevo terreno y ofrece una perspectiva que ninguna misión planetaria anterior podría haber logrado. La solicitud de exploración formulada por el equipo del Mars Sample Return, es un ejemplo perfecto de la utilidad de las plataformas aéreas en Marte”.
La entrada, el descenso y el aterrizaje en Marte son rápidos y estresantes, no solo para los ingenieros en la Tierra, sino también para el vehículo que soporta las fuerzas gravitatorias, las altas temperaturas y otros extremos que se presentan al entrar a la atmósfera de Marte a casi 20.000 km/h. El paracaídas y la carcasa trasera fueron fotografiados previamente a distancia por el rover Perseverance.
Pero las imágenes tomadas por el helicóptero (desde una perspectiva aérea y más cercana) aportan más detalles. Estas imágenes tienen el potencial de ayudar a garantizar aterrizajes más seguros para futuras naves espaciales, como el Mars Sample Return Lander, que forma parte de una campaña multimisión que traerá a la Tierra (para realizar un análisis detallado) muestras obtenidas a través de Perseverance, de rocas, atmósfera y sedimentos marcianos.
Esta imagen de la carcasa trasera y el paracaídas supersónico del rover Perseverance de la NASA, fue capturada por el helicóptero Ingenuity Mars Helicopter de la agencia, durante su vuelo número 26 en Marte, el 19 de abril de 2022. Créditos: NASA/JPL-Caltech.
“Perseverance tuvo el aterrizaje en Marte mejor documentado de la historia, con cámaras que mostraron todo, desde el inflado del paracaídas hasta el aterrizaje”, dijo Ian Clark del JPL, ex ingeniero de sistemas de Perseverance y ahora líder de la fase de ascenso de Mars Sample Return. “Pero las imágenes de Ingenuity ofrecen un punto de vista diferente. Si respaldan que nuestros sistemas funcionaron como creemos que funcionaron, o brindan incluso un conjunto de datos de información de ingeniería que podemos usar para la planificación del retorno de muestras de Marte, será increíble. Y si no, las imágenes siguen siendo fenomenales e inspiradoras”.
En las imágenes de la carcasa trasera vertical y el campo de escombros que resultó de su impacto en la superficie a, aproximadamente, 130 km/h, la capa protectora de la carcasa trasera parece haber permanecido intacta durante la entrada a la atmósfera de Marte. Muchas de las 80 líneas de suspensión de alta resistencia que conectan la carcasa trasera con el paracaídas son visibles y también parecen intactas. Extendido y cubierto de polvo, solo se puede ver alrededor de un tercio del paracaídas naranja y blanco, de 21,5 metros de ancho, que fue el más grande que se ha desplegado en Marte, pero el dosel no muestra signos de daño del flujo de aire supersónico durante el inflado. Se necesitarán varias semanas de análisis para un veredicto más definitivo.
Maniobras del Vuelo 26
El vuelo de 159 segundos de Ingenuity comenzó a las 11:37 a. m., hora local de Marte, el 19 de abril, en el primer aniversario de su primer vuelo. Volando a 8 metros sobre la superficie, Ingenuity viajó 192 metros hacia el sureste y tomó su primera fotografía. El helicóptero luego se dirigió al suroeste y luego al noroeste, tomando imágenes a lo largo de la ruta, en lugares previamente planificados. Una vez que almacenó 10 imágenes en su memoria flash, Ingenuity se dirigió hacia el oeste 75 metros y aterrizó. La distancia total recorrida fue de 360 metros. Con la finalización del Vuelo 26, el helicóptero ha completado más de 49 minutos en el aire y ha viajado 6,2 kilómetros.
“Para obtener las tomas que necesitábamos, Ingenuity hizo muchas maniobras, pero estábamos tranquilos porque hubo maniobras complicadas en los vuelos 10, 12 y 13”, dijo Håvard Grip, piloto jefe de Ingenuity en el JPL. “Nuestro lugar de aterrizaje nos preparó muy bien para obtener imágenes de un área de interés para el equipo científico de Perseverance en el vuelo 27, cerca de la cresta ‘Séítah'”.
La nueva área de operaciones en el delta del río seco del cráter Jezero, supone un cambio drástico con respecto al terreno moderado y relativamente plano sobre el que Ingenuity había estado volando desde su primer vuelo. El delta en forma de abanico de varios kilómetros de ancho, se formó en el lugar en el que un antiguo río se desbordó en el lago que una vez llenó el cráter Jezero. Elevándose a más de 40 metros sobre la superficie del cráter y lleno de acantilados irregulares, superficies en ángulo, cantos rodados salientes y bolsas llenas de arena, el delta promete albergar numerosas revelaciones geológicas, tal vez incluso una prueba de que existió vida microscópica en Marte hace miles de millones de años.
Al llegar al delta, las primeras órdenes de Ingenuity pueden ser ayudar a determinar cuál de los dos canales de río seco debe escalar Perseverance para llegar a la cima del delta. Junto con la asistencia para la planificación de rutas, los datos proporcionados por el helicóptero ayudarán al equipo de Perseverance a evaluar posibles objetivos científicos. Incluso se puede recurrir a Ingenuity para obtener imágenes de características geológicas demasiado lejanas para que el rover las alcance, o para explorar zonas de aterrizaje y sitios en la superficie donde se podrían depositar muestras para el programa Mars Sample Return.
En esta imagen capturada por el helicóptero Ingenuity Mars Helicopter de la NASA durante su vuelo número 26, el 19 de abril de 2022, se aprecia la carcasa trasera de Perseverance, el paracaídas supersónico y el campo de escombros asociado esparcidos por la superficie marciana. Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Más información sobre Ingenuity
El Ingenuity Mars Helicopter fue construido por el JPL, que también gestiona el proyecto para la sede de la NASA. Cuenta con el apoyo de la Science Mission Directorate de la NASA. El Ames Research Center de la NASA en Silicon Valley, California, y el Langley Research Center de la NASA en Hampton, Virginia, proporcionaron un importante análisis de rendimiento de vuelo y asistencia técnica durante el desarrollo de Ingenuity. AeroVironment Inc., Qualcomm y SolAero también brindaron asistencia en el diseño y los principales componentes del vehículo. Lockheed Space diseñó y fabricó el Mars Helicopter Delivery System.
En la sede de la NASA, Dave Lavery es el ejecutivo del programa Ingenuity Mars Helicopter.
Más información sobre Perseverance
Un objetivo clave para la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, abrirá el camino para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar rocas y regolito marcianos (roca rota y polvo).
Misiones posteriores de la NASA, en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), enviarán naves espaciales a Marte para recolectar estas muestras selladas de la superficie y traerlas a la Tierra para realizar un análisis en profundidad.
La misión Mars 2020 Perseverance es parte del enfoque de exploración de la Luna a Marte de la NASA, que incluye misiones Artemis a la Luna, que ayudarán a prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo.
El JPL, que Caltech administra para la NASA en Pasadena, California, construyó y administra las operaciones del rover Perseverance.
