El Solar Orbiter ( SolO ) [7] es una sonda de observación del Sol desarrollada por la Agencia Espacial Europea (ESA) con la contribución de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA). Solar Orbiter, diseñado para obtener mediciones detalladas de la heliosfera interior y del naciente viento solar , también realizará observaciones cercanas de las regiones polares del Sol, lo que es difícil de hacer desde la Tierra. Estas observaciones son importantes para investigar cómo el Sol crea y controla su heliosfera.
SolO realiza observaciones del Sol desde una órbita excéntrica que se mueve tan cerca como ≈60 radios solares (R S ) , o 0,284 unidades astronómicas (au), colocándolo dentro del perihelio de Mercurio de 0,3075 au. [8] Durante la misión, la inclinación orbital se elevará a aproximadamente 24°. El coste total de la misión es de 1.500 millones de dólares, contando las contribuciones de la ESA y la NASA. [9]
SolO se lanzó el 10 de febrero de 2020 desde Cabo Cañaveral, Florida (EE.UU.). La misión nominal está prevista hasta finales de 2026, con una posible extensión hasta 2030.
Una comparación del tamaño del Sol visto desde la Tierra (izquierda, 1 au) y desde la nave espacial Solar Orbiter (0,284 au, derecha)El modelo térmico estructural del Solar Orbiter poco antes de salir de las instalaciones de Airbus Defence and Space en Stevenage, Reino Unido.
Astronave
La nave espacial Solar Orbiter es una plataforma estabilizada de tres ejes orientada al Sol con un escudo térmico dedicado para brindar protección contra los altos niveles de flujo solar cerca del perihelio. La nave espacial proporciona una plataforma estable para dar cabida a la combinación de sensores remotos e instrumentación in situ en un entorno electromagnéticamente limpio. Los 21 sensores se configuraron en la nave espacial para permitir que cada uno realizara sus experimentos in situ o de detección remota con acceso y protección del entorno solar. Solar Orbiter ha heredado tecnología de misiones anteriores, como los paneles solares del BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO). Los paneles solares se pueden girar alrededor de su eje longitudinal para evitar el sobrecalentamiento cuando están cerca del Sol. Un paquete de baterías proporciona energía suplementaria en otros puntos de la misión, como los períodos de eclipse que se producen durante los sobrevuelos planetarios.
El Subsistema de Telemetría, Seguimiento y Comando proporciona la capacidad de enlace de comunicación con la Tierra en banda X. El subsistema admite telemetría, telemando y alcance. Las antenas de baja ganancia se utilizan para el lanzamiento y la fase de órbita temprana (LEOP) y ahora funcionan como respaldo durante la fase de la misión cuando se utilizan antenas orientables de ganancia media y alta. La antena de alta temperatura y alta ganancia debe apuntar a una amplia gama de posiciones para lograr un enlace con la estación terrestre y poder transmitir suficientes volúmenes de datos. Su diseño fue adaptado de la misión BepiColombo. La antena se puede plegar para obtener protección del escudo térmico del Solar Orbiter si es necesario. Por lo tanto, la mayoría de los datos se almacenarán inicialmente en la memoria de a bordo y se enviarán de regreso a la Tierra lo antes posible.
La estación terrestre de Malargüe (Argentina), con una antena de 35 metros (115 pies), se utiliza de 4 a 8 horas al día (efectivo). La estación terrestre de Malargüe de la ESA se utilizará para todas las operaciones a lo largo de la misión y las estaciones terrestres de Nueva Norcia , Australia, y Cebreros , España, actuarán como respaldo cuando sea necesario. [1]
Operaciones de misión
Animación de la trayectoria del Solar Orbiter.
Orbitador Solar · Mercurio · venus · Tierra · Sol
Durante las operaciones científicas nominales, los datos científicos se transmiten durante ocho horas durante cada período de comunicación con la estación terrestre. Se programan pases de enlace descendente adicionales de ocho horas según sea necesario para alcanzar la devolución total de datos científicos requerida por la misión. El segmento terrestre del Solar Orbiter aprovecha al máximo la infraestructura de la ESA para misiones al Espacio Profundo:
Las estaciones terrestres, que pertenecen a la red de estaciones de seguimiento espacial de la ESA ( ESTRACK )
El Centro de Operaciones de la Misión (MOC), ubicado en ESOC , Darmstadt , Alemania
El Centro de Operaciones Científicas (SOC), ubicado en ESAC , Villanueva de la Cañada , España
La red de comunicaciones, que une los distintos centros y estaciones ubicados remotamente para soportar el tráfico de datos operativo.
El Centro de Operaciones Científicas fue responsable de la planificación de la misión y la generación de solicitudes de operaciones de carga útil al MOC, así como del archivo de datos científicos. El SOC ha estado operativo durante la fase científica activa de la misión, es decir, desde el comienzo de la fase de crucero en adelante. El traspaso de las operaciones de carga útil del MOC al SOC se realiza al final de la Fase de Puesta en Servicio Cercana a la Tierra (NECP). La estación Malargüe de la ESA en Argentina se utilizará para todas las operaciones a lo largo de la misión, con las estaciones terrestres de la estación New Norcia , Australia, y la estación Cebreros , España, actuando como respaldo cuando sea necesario. [10]
Durante la fase de crucero inicial, que duró hasta noviembre de 2021, Solar Orbiter realizó dos maniobras asistidas por gravedad alrededor de Venus y una alrededor de la Tierra para alterar la trayectoria de la nave, guiándola hacia las regiones más internas del Sistema Solar. Al mismo tiempo, Solar Orbiter adquirió datos in situ para caracterizar y calibrar sus instrumentos de teledetección. El primer paso solar cercano tuvo lugar el 26 de marzo de 2022, aproximadamente a un tercio de la distancia de la Tierra al Sol. [11] [12]
La órbita de la nave espacial ha sido elegida para estar "en resonancia" con Venus, lo que significa que regresará a las proximidades del planeta cada pocas órbitas y podrá volver a utilizar la gravedad del planeta para alterar o inclinar su órbita. Inicialmente, Solar Orbiter estará confinado al mismo plano que los planetas, pero cada encuentro de Venus aumentará su inclinación orbital. Por ejemplo, después del encuentro con Venus en 2025, realizará su primer paso solar con una inclinación de 17°, que aumentará a 33° durante una fase de extensión de la misión propuesta, lo que permitirá ver directamente aún más regiones polares. [11]
Objetivos científicos
La nave espacial se acerca al Sol cada seis meses. [3] La aproximación más cercana se ubicará para permitir un estudio repetido de la misma región de la atmósfera solar. Solar Orbiter podrá observar la actividad magnética que se acumula en la atmósfera y que puede provocar poderosas erupciones o llamaradas solares .
Los investigadores también tienen la oportunidad de coordinar observaciones con la misión Parker Solar Probe de la NASA (2018-2025), que realiza mediciones de la corona extendida del Sol , así como con otros activos terrestres como el Telescopio Solar Daniel K. Inouye .
El objetivo de la misión es realizar estudios en primer plano y de alta resolución del Sol y su heliosfera interior . La nueva comprensión ayudará a responder estas preguntas:
¿Cómo funciona la dinamo solar e impulsa las conexiones entre el Sol y la heliosfera?
Resultados científicos
Desde el lanzamiento de la misión, se han publicado una serie de artículos en tres números especiales del Astronomy and Astrophysics Journal:
La misión del Orbitador Solar
Primeros resultados del Solar Orbiter (fase de crucero)
Primeros resultados del Solar Orbiter (fase de misión nominal)
Mientras tanto, periódicamente se publican "pepitas científicas" en el sitio web de la comunidad científica de Solar Orbiter.
Instrumentos
La carga útil científica se compone de 10 instrumentos: [13]
Instrumentos heliosféricos in situ (4)
SWA – Analizador de plasma de viento solar (Reino Unido): consta de un conjunto de sensores que miden las propiedades masivas de iones y electrones (incluidas la densidad, la velocidad y la temperatura) del viento solar, caracterizando así el viento solar entre 0,28 y 1,4 au desde el sol. Además de determinar las propiedades generales del viento, SWA proporciona mediciones de la composición de iones del viento solar para elementos clave (por ejemplo, el grupo C, N, O y Fe, Si o Mg) [4] [14]
EPD – Detector de Partículas Energéticas (España): Mide las funciones de composición, temporización y distribución de partículas supratérmicas y energéticas. Los temas científicos que se abordarán incluyen las fuentes, los mecanismos de aceleración y los procesos de transporte de estas partículas [4]
MAG – Magnetómetro (Reino Unido): Proporciona mediciones in situ del campo magnético heliosférico (hasta 64 Hz) con alta precisión. Esto facilitará estudios detallados sobre la forma en que el campo magnético del Sol se vincula con el espacio y evoluciona a lo largo del ciclo solar; cómo se aceleran y propagan las partículas alrededor del Sistema Solar, incluida la Tierra; cómo se calientan y aceleran la corona y el viento solar [4]
RPW – Ondas de radio y plasma (Francia): Único entre los instrumentos de Solar Orbiter, RPW realiza mediciones tanto in situ como por teledetección. RPW mide campos magnéticos y eléctricos con alta resolución temporal utilizando varios sensores/antenas, para determinar las características de las ondas electromagnéticas y electrostáticas en el viento solar [4]
Instrumentos de teledetección solar (6)
PHI – Generador de imágenes polarimétricas y heliosísmicas (Alemania): Proporciona mediciones de disco completo y de alta resolución del campo magnético vectorial fotosférico y la velocidad de la línea de visión (LOS), así como la intensidad continua en el rango de longitud de onda visible. Los mapas de velocidad LOS tienen la precisión y estabilidad para permitir investigaciones heliosísmicas detalladas del interior solar, en particular de la zona de convección solar, mediciones de alta resolución y de disco completo del campo magnético fotosférico [4].
EUI – Extreme Ultraviolet Imager (Bélgica): captura imágenes de las capas atmosféricas solares sobre la fotosfera, proporcionando así un vínculo indispensable entre la superficie solar y la corona exterior que, en última instancia, da forma a las características del medio interplanetario. Además, EUI proporciona las primeras imágenes ultravioleta del Sol desde un punto de vista fuera de la eclíptica (hasta 33° de latitud solar durante la fase extendida de la misión) [4]
SPICE – Imágenes espectrales del entorno coronal (Francia): realiza espectroscopia de imágenes ultravioleta extrema para caracterizar de forma remota las propiedades del plasma de la corona en el disco del Sol. Esto permitirá hacer coincidir las firmas de composición in situ de las corrientes de viento solar con sus regiones de origen en la superficie del Sol [4] [15] [16]
STIX – Telescopio espectrómetro para imágenes de rayos X (Suiza): Proporciona imágenes espectroscópicas de emisión de rayos X solares térmicos y no térmicos de 4 a 150 keV. STIX proporciona información cuantitativa sobre el momento, la ubicación, la intensidad y los espectros de electrones acelerados, así como de plasmas térmicos de alta temperatura, principalmente asociados con llamaradas y/o microllamaradas [4].
Metis [17] – Coronógrafo (Italia): captura imágenes simultáneamente de las emisiones visibles y ultravioleta lejana de la corona solar y diagnostica, con una cobertura temporal y una resolución espacial sin precedentes, la estructura y dinámica de la corona completa en el rango de 1,4 a 3,0 (de 1,7 a 4,1) radios solares desde el centro del Sol, en el perihelio mínimo (máximo) durante la misión nominal. Se trata de una región crucial para vincular los fenómenos atmosféricos solares con su evolución en la heliosfera interior [4]
SoloHI – Solar Orbiter Heliospheric Imager (Estados Unidos): captura imágenes tanto del flujo casi constante como de las perturbaciones transitorias del viento solar en un amplio campo de visión mediante la observación de la luz solar visible dispersada por los electrones del viento solar. SoloHI proporciona mediciones únicas para identificar eyecciones de masa coronal (CME). (NRL proporcionado) [4] [18]
Instituciones involucradas
La nave espacial Solar Orbiter está preparada para encapsularse en el carenado de carga útil Atlas V de United Launch Alliance.
Las siguientes instituciones operan cada instrumento: [19]
El lanzamiento de Solar Orbiter desde Cabo Cañaveral a las 11:03 p. m. EST del 9 de febrero de 2020 (fecha de EE. UU.)
En abril de 2015, el lanzamiento se retrasó de julio de 2017 a octubre de 2018. [21] En agosto de 2017, se consideró que Solar Orbiter estaba "en camino" para un lanzamiento en febrero de 2019. [22] El lanzamiento se produjo el 10 de febrero de 2020 [5 ] en un Atlas V 411. [23]
Lanzamiento
El Atlas V 411 (AV-087) despegó del SLC-41 en Cabo Cañaveral, Florida, a las 04:03 UTC. La nave espacial Solar Orbiter se separó de la etapa superior Centaur casi 53 minutos después, y la Agencia Espacial Europea adquirió las primeras señales de la nave unos minutos más tarde. [9]
Trayectoria
Después del lanzamiento, Solar Orbiter tardará aproximadamente 3,5 años, utilizando repetidas asistencias gravitacionales de la Tierra y Venus, para alcanzar su órbita operativa, una órbita elíptica con perihelio de 0,28 AU y afelio de 0,91 AU. El primer sobrevuelo fue de Venus en diciembre de 2020. Durante la duración prevista de la misión de 7 años, utilizará asistencia gravitacional adicional de Venus para elevar su inclinación de 0° a 24°, lo que le permitirá una mejor vista de los polos del Sol. Si se aprueba una misión extendida, la inclinación podría aumentar aún más, hasta 33°. [1] [24]
Durante su fase de crucero hacia Venus, Solar Orbiter pasó a través de la cola de iones del cometa C/2019 Y4 (ATLAS) del 31 de mayo al 1 de junio de 2020. Pasó a través de la cola de polvo del cometa el 6 de junio de 2020. [25] [26]
En junio de 2020, Solar Orbiter se acercó a 77.000.000 km (48.000.000 de millas) del Sol y capturó las fotografías más cercanas del Sol jamás tomadas. [27]
Cronograma de la misión
La velocidad de la sonda y la distancia al Sol.
Abril de 2012: contrato de 319 millones de euros para construir un orbitador adjudicado a Astrium Reino Unido [28]
Junio de 2014: el protector solar completa la prueba de horneado de 2 semanas [29]
Septiembre de 2018: se envía una nave espacial a IABG en Alemania para comenzar la campaña de pruebas ambientales [30]
Febrero de 2020: lanzamiento exitoso [31]
Mayo-junio 2020: Encuentro con las colas de iones y polvo del C/2019 Y4 (ATLAS) [25] [26]
Julio de 2020: Primeras imágenes del Sol publicadas [32]
Diciembre de 2021: Vuelo a través de la cola del cometa C/2021 A1 Leonard [33]
Marzo de 2022: imagen de mayor resolución jamás tomada del disco completo del Sol y de su atmósfera exterior, la corona [34]
Colaboración entre Solar Orbiter y Parker Solar Probe
Las misiones SolO y Parker Solar Probe (PSP) de la NASA cooperaron para rastrear el viento solar y los transitorios desde sus fuentes en el Sol hasta el espacio interplanetario interior. [36]
En 2022, SolO y PSP colaboraron para estudiar por qué la atmósfera del Sol es "150 veces más caliente" que su superficie. SolO observó el Sol desde 140 millones de kilómetros, mientras que PSP observó simultáneamente la corona del Sol durante un sobrevuelo a una distancia de casi 9 millones de kilómetros. [37] [38]
En marzo de 2024, ambas sondas espaciales estarán en su punto más cercano al Sol, PSP a 7,3 millones de kilómetros y SolO a 45 millones de kilómetros. SolO observó el Sol, mientras que PSP tomó muestras del plasma del viento solar, lo que permitió a los científicos comparar los datos de ambas sondas. [39]
Superar a
Las noticias de Solar Orbiter se actualizan periódicamente y se enumeran en las páginas públicas oficiales de la ESA, así como en la cuenta Twitter/X.
Las imágenes tomadas por la nave espacial con varios instrumentos se pueden encontrar en la cuenta oficial de Flickr.
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enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Solar Orbiter .
Nueva página de inicio de la ESA Solar Orbiter (a partir de diciembre de 2020)
Antigua página de inicio de la ESA Solar Orbiter (hasta diciembre de 2020)
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