La misión Solar Orbiter nos aproximará al Sol como ninguna otra ya antes

Desde principios de la década de los noventa, 2 misiones conjuntas de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) se han dedicado a estudiar la actividad del Sol: Ulises, que operó entre mil novecientos noventa y dos mil nueve tomando medidas con sensores hasta una distancia de uno con treinta y cinco unidades astronómicas (UA) de nuestra estrella; y SOHO, aún activa desde su lanzamiento en mil novecientos noventa y cinco y pertrechada con telescopios y cámaras que han ofrecido las imágenes más conocidas del Sol, captadas a unas 0,99 UA.

Pero en el mes de febrero de dos mil veinte la ESA lanzará un nuevo satélite, pertrechado tanto con sensores como con telescopios, que se acercará como ninguno otro ya antes a nuestra estrella: la misión Solar Orbiter, que en su punto más próximo va a estar a solo 0,28 UA, prácticamente una cuarta parte de la distancia que nos aparta del Sol e inclusive inferior a la de Mercurio.

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Además, por vez primera va a ofrecer imágenes de sus zonas polares con una resolución sin precedentes. A fin de que la sonda suba sobre el plano de la elíptica para la observarlos y se aproxime tanto al Sol precisará varias asistencias gravitacionales en Venus y la Tierra.

“Entre otros objetivos, la nave dejará conseguir nueva información sobre el viento solar, las partículas energéticas solares y la relación de la actividad del Sol con el ambiente imantado de la Tierra”, ha explicado el jefe de proyecto de la misión, César García, a lo largo de la conferencia de prensa festejada este jueves en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) cerca de la capital española.

“Como primordial impulsor del tiempo espacial, es esencial conocer el comportamiento del Sol para localizar la mejor manera de resguardar mejor nuestro planeta”, ha señalado García, quien ha señalado que este mes la nave es sometida a diferentes pruebas en las instalaciones de la compañía aeroespacial alemana IABG, cerca de Múnich.

Por su parte, el responsable científico de Solar Orbiter, Yannis Zouganelis, ha resumido las preguntas que va a tratar de contestar la misión: "¿De qué manera y dónde se calienta y acelera el viento solar (que viaja a ochocientos km/s) desde una corona que puede lograr los un par de millones de grados centígrados?, ¿de qué manera marchan las erupciones o bien eyecciones de masa coronal (CME) y se generan las partículas energéticas (que pueden interferir en los sistemas eléctricos y las telecomunicaciones de la Tierra? y ¿de qué forma es el interior del Sol, su dinamo y actividad solar? 

Para contestar a estas cuestiones, Solar Orbiter cuenta con diez renovadores instrumentos científicos que, en conjunto, incorporan veintisiete sensores y 9 telescopios; aparte de paneles solares, antenas, sistemas para supervisar su situación y un potente escudo térmico.

Este está compuesto por 3 capas separadas entre sí para facilitar la dispersión lateral del calor, que puede llegar a los quinientos grados cuando la nave se aproxime al Sol. La capa más externa está fabricada en titanio cubierto por calcio calcinado (hueso animal triturado). El escudo asimismo incluye múltiples compuertas que se abren para permitir las observaciones de los instrumentos. 

Por cuestiones de distancias y restricción en la transmisión de datos, especialmente cuando la sonda esté más lejos de la Tierra, se han escogido 3 ventanas de observación de diez días aprovechando los instantes de aproximación a nuestra estrella, conforme ha explicado Anik De Groof, organizadora de operaciones de instrumentación.

“La velocidad de las comunicaciones pueden cambiar entre 1 Mbps cuando la sonda pase más cerca de nosotros hasta los cuarenta kbps cuando se encuentre en el punto más alejado”, ha indicado De Groof, que ha puesto un ejemplo: “Imagina lo que supondría descargar un vídeo cuando la sonda esté en el extremo opuesto; con lo que los datos continuarán a bordo hasta 6 meses y deberemos asegurarnos de que podemos recobrarlos a tiempo ya antes de producir más y que se llene la memoria”.

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Trayectoria de Solar Orbiter, cuya velocidad de transmisión de datos va a ser menor cuanto más lejos esté de la Tierra (punto azul). A la derecha, las 3 ventanas de observación. / ESA-ESAC

Desde el Centro de Operaciones Científicas de ESAC se administrarán esas operaciones y se regularán las observaciones de los diez instrumentos, aparte de examinar los datos para escoger el mejor objetivo en el Sol donde apuntar los telescopios y facilitar toda la información a la comunidad científica y el público generalmente.

Por primera vez en la historia de la exploración solar una nave alcanzará exactamente la misma velocidad de rotación que nuestra estrella mientras que orbita en torno a ella, lo que dejará a Solar Orbiter hacer seguimientos de una zona específica del Sol a lo largo de bastante tiempo. De esta manera, va a ser posible observar a lo largo de días las tormentas y otros acontecimientos en la atmosfera solar.

Los especialistas no se ponen conforme sobre de qué forma va a actuar el Sol en los próximos años: si su actividad se marcha a recobrar o bien, al contrario, reducir y aparecer menos máculas solares, como ocurrió en el llamado mínimo de Maunder hace unos siglos. En este contexto, los datos de Solar Orbiter asimismo van a ayudar a efectuar mejores predicciones.

Aunque los científicos confían que dure considerablemente más, está previsto que la misión opere hasta 2025. Para entonces se espera conocer mejor el ciclo de actividad solar (que dura cerca de once años) y sus emisiones de partículas energéticas; sobre todo, hasta qué punto influyen en el día tras día de la Tierra.

Participación española

De hecho, el estudio de las partículas energéticas es uno de los aspectos relevantes de la misión, y el instrumento dedicado a ello es EPD (Energetic Particle Detector). Su estudioso primordial, Javier Rodríguez-Pacheco, de la Universidad de Alcalá, resume el propósito en "conocer los mecanismos que aceleran estas partículas y poder pronosticar los acontencimientos de tormentas solares”, con la suficiente antelación para que resulte posible tomar medidas precautorias.

Durante las tormentas solares se emiten fulguraciones (que lanzan energía equivalente a diez millones de bombas de hidrógeno) y CME que eyectan unos diez.000 millones de toneladas a una velocidad máxima de 12 millones de quilómetros por hora. Su estudio es esencial para entender mejor la repercusión del Sol en nuestro planeta.

EPD es la primordial contribución científica de España a Solar Orbiter, aparte de la aportación de subsistemas claves (cableado, mecanismos para los telescopios y un  mástil desplegable donde Irán ciertos instrumentos) y la cooperación con Alemania en otro instrumento: el telescopio SO-PHI. El contratista primordial de todo el proyecto es Airbus Defence and Space.

El presupuesto que aporta la ESA para esta misión asciende a 811 millones de euros, lo que supone cerca de 2 tercios del total, en tanto que a esa cantidad hay que sumar el costo de 8 instrumentos financiados por diferentes países europeos y la contribución de la NASA, que ha desarrollado otro instrumento y aportará el cohete Atlas V que lanzará Solar Orbiter el año próximo desde Cabo Cañaveral.

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Detalles de los diez instrumentos de Solar Orbiter. / ESA-ESAC