El Orbitador Solar regresa a la Tierra antes de comenzar su misión científica principal

El Orbitador Solar (Solar Orbiter) regresa a la Tierra para un sobrevuelo antes de comenzar su misión científica principal para explorar el Sol y su conexión con el «clima espacial». Durante el sobrevuelo, el Orbitador Solar debe atravesar las nubes de desechos espaciales que rodean nuestro planeta, haciendo de esta maniobra el sobrevuelo más arriesgado hasta ahora para una misión científica.

El riesgo de Navegación

El sobrevuelo de la Tierra del Orbitador Solar tendrá lugar el 27 de Noviembre. A las 04:30 GMT (05:30 CET) (01:30, hora de Argentina-Uruguay) de ese día, la nave espacial estará en su aproximación máxima, a solo 460 km sobre el norte de África y las Islas Canarias. Esto es casi tan cercano como la órbita de la Estación Espacial Internacional.

La maniobra es esencial para disminuir la energía de la nave espacial y alinearla para su próximo paso cercano del Sol, pero conlleva un riesgo. La nave espacial debe atravesar dos regiones orbitales, cada una de las cuales está poblada de desechos espaciales.

El sobrevuelo más arriesgado del Orbitador Solar (Solar Orbiter). Crédito: Agencia Espacial Europea (European Space Agency, ESA).

El primero es el anillo geoestacionario de satélites a 36 000 km, y el segundo es la colección de órbitas terrestres bajas a unos 400 km. Como resultado, existe un pequeño riesgo de colisión. El equipo de operaciones del Orbitador Solar está monitoreando la situación muy de cerca y alterará la trayectoria de la nave espacial si parece estar en peligro.

Oportunidad de Ciencias de la Tierra

En el lado positivo, el sobrevuelo ofrece una oportunidad única para estudiar el campo magnético de la Tierra. Este es un tema de gran interés porque el campo magnético es la interfaz de nuestra atmósfera con el viento solar, el constante «viento» de partículas emitidas por el Sol. Las partículas del viento solar no solo pueden penetrar el campo magnético y provocar la aurora en nuestros cielos, sino que los átomos de nuestra atmósfera también pueden perderse en el espacio.

Los detalles de estas interacciones están siendo estudiados por dos misiones de la ESA: los cuatro satélites de Cluster a 60 000 km de altitud y las tres naves espaciales de Swarm a 400 km. Se necesitan varias naves espaciales para romper la llamada ambigüedad espacio-temporal. Este es el nombre que se le da a la incertidumbre sobre si se ha producido un cambio porque una nave espacial ha volado a una región diferente con diferentes condiciones (un cambio en el espacio) o está volando a través de una región que cambia sus condiciones (un cambio en el tiempo).

El Orbitador Solar regresará a la Tierra el 27 de Noviembre por primera y última vez desde su lanzamiento en 2020. Volando más allá de la Tierra con una aproximación máxima de solo 460 km, el Orbitador Solar perderá suficiente energía para ponerse en curso para un paso cercano al Sol en Marzo de 2022. El sobrevuelo marca el final de la fase de crucero y el comienzo de la fase científica de la misión.
Crédito: Agencia Espacial Europea (European Space Agency, ESA).

El sobrevuelo del Orbitador Solar ofrece una oportunidad única para tomar aún más datos. Se introducirá en el campo magnético de la Tierra desde más allá de la órbita de Clusters, se acercará a la órbita de Swarm en la aproximación máxima y luego volará de regreso. Esto proporcionará aún más puntos de datos desde los cuales reconstruir la condición y el comportamiento del campo magnético de la Tierra durante el sobrevuelo.

«Este sobrevuelo es emocionante: ver lo que el Orbitador Solar ve en nuestra parte del espacio y cómo se compara con lo que estamos viendo, y si hay sorpresas, ¿cuáles son?» dice Anja Strømme, Directora de la Misión Swarm.

Fase de crucero completa

El sobrevuelo marca un hito importante para el Orbitador Solar. Desde su lanzamiento en Febrero de 2020 hasta Julio de ese año, la nave espacial estuvo en su fase de puesta en servicio, durante la cual los científicos e ingenieros probaron la nave espacial y sus instrumentos. Desde Julio de 2020 hasta ahora, el Orbitador Solar ha estado en la fase de crucero. Durante este tiempo, los instrumentos in situ han estado tomando medidas del viento solar y otras condiciones alrededor de la nave espacial, mientras que los instrumentos de detección remota diseñados para mirar al Sol han estado en su modo extendido de calibración y caracterización.

A pesar de que el Orbitador Solar aún no está en modo de ciencia completa, se ha producido mucha ciencia.

«Científicamente, esto superó nuestras expectativas por un amplio margen», dice Daniel Müller, Científico del Proyecto del Orbitador Solar. Explica que una actualización de la red de estaciones terrestres de la ESA permitió al Orbitador Solar enviar más datos de los esperados a la Tierra, y los científicos de la misión se han aprovechado rápidamente. Más de cincuenta artículos que detallan los resultados científicos de la fase de crucero del Orbitador Solar serán publicados en Diciembre por la revista Astronomy & Astrophysics.

Más cerca del Sol

Sin embargo, ahora es el momento de comenzar a operar los dos conjuntos de instrumentos juntos a medida que la misión pasa a la fase científica principal, y la anticipación es palpable. En Marzo, el Orbitador Solar hará un paso cercano al Sol, llamado perihelio. Su primer perihelio tuvo lugar en Junio de 2020, y la nave espacial se acercó a 77 millones de kilómetros. Esta vez, el Orbitador Solar se acercará a 50 millones de kilómetros, lo que proporcionará un impulso significativo a la ciencia que se puede hacer.

“Estará a un tercio de la distancia entre el Sol y la Tierra. Entonces, en comparación con todas las imágenes interesantes de alta resolución que ya obtuvimos, todo ahora se ampliará en un factor de dos”, dice Daniel.

Esto incluye nuevas vistas de las enigmáticas ‘fogatas’ que el Orbitador Solar vio en el primer perihelio. Las fogatas podrían contener pistas sobre cómo la atmósfera exterior del Sol tiene una temperatura de millones de grados, mientras que la superficie tiene una temperatura de miles, lo que aparentemente desafía la física porque el calor no debería poder fluir de un objeto más frío a uno más caliente.

El Orbitador Solar regresa a la Tierra. El sobrevuelo crucial de la Tierra por parte de la nave el 27 de Noviembre la colocará en la órbita correcta para que comience su fase científica. Pero la maniobra no está exenta de riesgos. Crédito: ESA – Agencia Espacial Europea.

Y aunque el Orbitador Solar no se acercará tanto al Sol como la Sonda Solar Parker de la NASA, esto es por diseño porque permite que el Orbitador Solar no solo mida lo que está sucediendo en el viento solar, sino que también lleva telescopios que puedan mirar al Sol sin ser destruidos por el calor. Los dos conjuntos de datos se pueden comparar para vincular la actividad en la superficie del Sol con el clima espacial alrededor de la nave espacial.

«Esta ciencia de la vinculación es lo que me parece más emocionante», dice Yannis Zouganelis, Científico Adjunto del Proyecto del Orbitador Solar.

Observando el desafío

Pero antes de que ocurra algo de esto, el Orbitador Solar debe completar su sobrevuelo a la Tierra. Y esto presenta una oportunidad para que los observadores del cielo con ojos de águila se despidan de la nave espacial antes de que se dirija para siempre al espacio profundo.

En los momentos previos al acercamiento máximo, los observadores del cielo en las Canarias y el norte de África podrán vislumbrar brevemente la nave espacial a toda velocidad por el cielo. Viajará a aproximadamente 0,13 grados por segundo; a modo de comparación, el diámetro aparente de la Luna es de aproximadamente medio grado. Para la mayoría de los observadores, será demasiado débil para detectarlo a simple vista y demasiado rápido para que lo rastreen los telescopios, por lo que los binoculares deberían brindar la mejor oportunidad de vislumbrar un destello.

Cuando el Orbitador Solar vuelva a emerger de la sombra de la Tierra, estará en camino a su encuentro con el Sol y las regiones polares solares nunca antes vistas. Habrá comenzado la fase científica de esta misión ambiciosa.

El Orbitador Solar: respondiendo a las grandes preguntas. Crédito: ESA – Agencia Espacial Europea

Fuente: Agencia Espacial Europea (European Space Agency, ESA).

Artículo original:Solar Orbiter returns to Earth before starting its main science mission‘. Nov 18, 2021.

Material relacionado

El Orbitador Solar revela «fogatas» solares

La primera vista completa del Sol del Orbitador Solar, tomada a longitudes de onda ultravioleta el 30 de Mayo. El color de esta imagen se ha agregado artificialmente porque la longitud de onda original detectada por el instrumento es invisible para el ojo humano. Más información.
Créditos: Solar Orbiter / EUI Team / ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD / WRC, ROB, UCL / MSSL.

Las primeras imágenes del Orbitador Solar, una nueva misión de observación del Sol de la ESA y la NASA, han revelado erupciones solares en miniatura omnipresentes, denominadas «fogatas», cerca de la superficie de nuestra estrella más cercana.

Estas fogatas son totalmente insignificantes por sí mismas, pero sumando su efecto en todo el Sol, podrían ser la contribución dominante al calentamiento de la corona solar.

La nave lleva seis instrumentos de teledetección, o telescopios, que capturan imágenes del Sol y sus alrededores, y cuatro instrumentos in situ que monitorean el entorno alrededor de la nave espacial. Al comparar los datos de ambos conjuntos de instrumentos, los científicos obtendrán información sobre la generación del viento solar, la corriente de partículas cargadas del Sol que influye en todo el Sistema Solar.

El siguiente artículo lo presenta y contiene una rica selección de recursos sobre la misión y sobre todas las misiones que observan el Sol:

El Orbitador Solar: convirtiendo imágenes en física.

El valor de los datos de partículas de una órbita. El diagrama muestra el flujo de partículas capturadas por la nave espacial durante su primera órbita. El Energetic Particle Detector (EPD) del Orbitador Solar se ha encendido y recopila datos desde Marzo de 2020. Ahora ha recopilado los datos de una órbita completa. EPD mide las partículas energéticas que pasan por la nave espacial. Examina su composición y variación en el tiempo. Los datos ayudarán a los científicos a investigar las fuentes, los mecanismos de aceleración y los procesos de transporte de estas partículas. Más información.
Crédito: Solar Orbiter/EPD (ESA & NASA).

La misión ‘Orbitador Solar’ está haciendo las primeras conexiones directas entre los eventos en la superficie solar y el espacio interplanetario alrededor de la nave espacial. También nos está brindando nuevos conocimientos sobre las ‘fogatas’ solares, el clima espacial y los cometas en desintegración.

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