Solar Orbiter ( SolO ) [7] es una sonda de observación del Sol desarrollada por la Agencia Espacial Europea (ESA) con una contribución de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA). Solar Orbiter, diseñada para obtener mediciones detalladas de la heliosfera interior y del viento solar naciente , 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), ubicándolo dentro del perihelio de Mercurio de 0,3075 au. [8] Durante la misión, la inclinación orbital se elevará a unos 24°. El costo total de la misión es de US$1.500 millones, 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 de 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 en tres ejes que apunta hacia el Sol y que cuenta con un escudo térmico específico para brindar protección contra los altos niveles de flujo solar cerca del perihelio. La nave espacial proporciona una plataforma estable para acomodar la combinación de instrumentos de teledetección e in situ en un entorno electromagnéticamente limpio. Los 21 sensores se configuraron en la nave espacial para permitir que cada uno realice sus experimentos in situ o de teledetección con acceso y protección del entorno solar. Solar Orbiter ha heredado tecnología de misiones anteriores, como los paneles solares del Orbitador Planetario de Mercurio BepiColombo (MPO). Los paneles solares se pueden rotar sobre 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 encontrados durante los sobrevuelos planetarios.
El subsistema de telemetría, seguimiento y mando proporciona la capacidad de enlace de comunicación con la Tierra en banda X. El subsistema admite telemetría, telemando y medición de distancia. Las antenas de baja ganancia se utilizan para la fase de lanzamiento y de órbita temprana (LEOP) y ahora funcionan como respaldo durante la fase de misión cuando se utilizan antenas orientables de media y alta ganancia. 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 volúmenes suficientes de datos. Su diseño fue adaptado de la misión BepiColombo. La antena se puede plegar para obtener protección contra el escudo térmico de 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 vuelta 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 (de forma efectiva). La estación terrestre de Malargüe de la ESA se utilizará para todas las operaciones durante la misión, mientras que las estaciones terrestres de Nueva Norcia (Australia) y Cebreros (España) actuarán como respaldo cuando sea necesario. [1]
Operaciones de la misión
Animación de la trayectoria de Solar Orbiter
Orbitador solar · Mercurio · Venus · Tierra · Sol
Durante las operaciones científicas nominales, los datos científicos se transmiten durante ocho horas en cada período de comunicación con la estación terrestre. Se programan transmisiones adicionales de ocho horas según sea necesario para alcanzar el retorno total de datos científicos requerido por la misión. El segmento terrestre de Solar Orbiter aprovecha al máximo la infraestructura de la ESA para misiones de 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 vincula los distintos centros y estaciones ubicados remotamente para apoyar el tráfico de datos operativos.
El Centro de Operaciones Científicas fue responsable de la planificación de la misión y de 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 Nueva Norcia , en Australia, y la Estación Cebreros , en España, actuando como respaldo cuando sea necesario. [10]
Durante la fase inicial de crucero, que duró hasta noviembre de 2021, Solar Orbiter realizó dos maniobras de asistencia gravitacional alrededor de Venus y una alrededor de la Tierra para alterar la trayectoria de la nave espacial, 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 cercano al Sol tuvo lugar el 26 de marzo de 2022 a aproximadamente un tercio de la distancia de la Tierra al Sol. [11] [12]
La órbita de la sonda ha sido elegida para que esté "en resonancia" con Venus, lo que significa que volverá a las inmediaciones del planeta cada pocas órbitas y podrá volver a utilizar la gravedad del planeta para alterar o inclinar su órbita. Inicialmente, Solar Orbiter estará confinada al mismo plano que los planetas, pero cada encuentro con 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 sonda se acercará al Sol cada seis meses. [3] La aproximación más cercana se colocará en una posición que permita estudiar repetidamente la misma región de la atmósfera solar. Solar Orbiter podrá observar la actividad magnética que se acumula en la atmósfera y que puede provocar potentes llamaradas o erupciones solares .
El objetivo de la misión es realizar estudios de cerca y en alta resolución del Sol y su heliosfera interior . Los nuevos conocimientos ayudarán a responder a estas preguntas:
¿Cómo funciona el dinamo solar y cómo 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 de la revista Astronomy and Astrophysics Journal:
La misión Solar Orbiter
Primeros resultados de Solar Orbiter (fase de crucero)
Primeros resultados de Solar Orbiter (fase de misión nominal)
Mientras tanto, en el sitio web de la comunidad científica de Solar Orbiter se publican periódicamente "pepitas de ciencia".
Instrumentos
La carga útil científica está compuesta por 10 instrumentos: [13]
Instrumentos heliosféricos in situ (4)
El modelo de vuelo del Sistema Analizador Electrostático (EAS), que forma parte del Conjunto Analizador de Viento Solar (SWA)
SWA – Solar Wind Plasma Analyser (Reino Unido): consta de un conjunto de sensores que miden las propiedades en masa de iones y electrones (incluida la densidad, la velocidad y la temperatura) del viento solar, caracterizando así el viento solar entre 0,28 y 1,4 ua del Sol. Además de determinar las propiedades en masa del viento, SWA proporciona mediciones de la composición iónica 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 la composición, funciones temporales y de 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 gran 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): RPW, único entre los instrumentos de Solar Orbiter, realiza mediciones tanto in situ como por teledetección. RPW mide los campos magnéticos y eléctricos con una alta resolución temporal utilizando una serie de sensores/antenas para determinar las características de las ondas electromagnéticas y electrostáticas en el viento solar [4].
Instrumentos de teledetección solar (6)
PHI – Polarimetric and Helioseismic Imager (Alemania): proporciona mediciones de alta resolución y de disco completo del campo magnético vectorial de la fotosfera y la velocidad de la línea de visión (LOS), así como la intensidad del continuo en el rango de longitud de onda visible. Los mapas de velocidad LOS tienen la precisión y la estabilidad necesarias 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 de la fotosfera [4]
EUI – Extreme Ultraviolet Imager (Bélgica): captura imágenes de las capas atmosféricas solares por encima de la fotosfera, lo que proporciona un vínculo indispensable entre la superficie solar y la corona exterior que, en última instancia, determina 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 de misión extendida) [4]
SPICE – Imágenes espectrales del entorno coronal (Francia): realiza espectroscopia de imágenes ultravioleta extremas para caracterizar de forma remota las propiedades del plasma de la corona solar en el disco. Esto permitirá hacer coincidir in situ las firmas de composición de las corrientes de viento solar con sus regiones de origen en la superficie del Sol [4] [15] [16]
Estiramiento
STIX – Spectrometer Telescope for Imaging X-rays (Suiza): proporciona espectroscopia de imágenes de emisiones 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] – Coronagraph (Italia): captura imágenes simultáneas de las emisiones de la corona solar en el espectro visible y ultravioleta lejano y diagnostica, con una cobertura temporal y una resolución espacial sin precedentes, la estructura y la 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): genera 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 localizar con precisión las eyecciones de masa coronal (CME). (Proporcionada por NRL) [4] [18]
Instituciones involucradas
La nave espacial Solar Orbiter está preparada para su encapsulación 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 23:03 EST el 9 de febrero de 2020 (fecha en 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 espacial unos minutos después. [9]
Trayectoria
Tras su lanzamiento, Solar Orbiter tardará aproximadamente 3,5 años, utilizando la asistencia gravitacional repetida de la Tierra y Venus, en alcanzar su órbita operativa, una órbita elíptica con un perihelio de 0,28 UA y un afelio de 0,91 UA. El primer sobrevuelo de Venus se realizó en diciembre de 2020. Durante la duración prevista de la misión de 7 años, utilizará la asistencia gravitacional adicional de Venus para aumentar su inclinación de 0° a 24°, lo que le permitirá una mejor vista de los polos del Sol. Si se aprueba una misión prolongada, la inclinación podría aumentar aún más hasta los 33°. [1] [24]
Durante su fase de crucero hacia Venus, Solar Orbiter pasó por la cola de iones del cometa C/2019 Y4 (ATLAS) del 31 de mayo al 1 de junio de 2020. Pasó por 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 mi) del Sol y capturó las imágenes más cercanas del Sol jamás tomadas. [27]
Cronología de la misión
La velocidad de la sonda y la distancia al Sol
Fuente: [32] [33]
Eventos
Abril de 2012: Astrium UK recibe un contrato de 319 millones de euros para construir un orbitador [34]
Junio de 2014: El protector solar completa una prueba de horneado de 2 semanas [35]
Septiembre de 2018: La nave espacial se envía a IABG en Alemania para comenzar la campaña de pruebas ambientales [36]
Febrero de 2020: Lanzamiento exitoso [37]
Mayo-junio de 2020: Encuentro con las colas de iones y polvo de C/2019 Y4 (ATLAS) [25] [26]
Julio de 2020: Se publican las primeras imágenes del Sol [38]
Diciembre de 2021: Vuelo a través de la cola del cometa C/2021 A1 Leonard [39]
Marzo de 2022: imagen de mayor resolución jamás tomada del disco completo del Sol y de su atmósfera exterior, la corona [40]
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 fenómenos transitorios desde sus fuentes en el Sol hasta el espacio interplanetario interior. [42]
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 solar durante un sobrevuelo a una distancia de casi 9 millones de kilómetros. [43] [44]
En marzo de 2024, ambas sondas espaciales se encuentran 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. [45]
Superar a
Las noticias de Solar Orbiter se actualizan periódicamente y aparecen 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.
^ abc «ESA Science & Technology – Spacecraft» (Ciencia y tecnología de la ESA: naves espaciales). sci.esa.int . Consultado el 30 de marzo de 2022 .
^ "Misión Solar Orbiter". ESA eoPortal . Consultado el 17 de marzo de 2015 .
^ abcd «Ficha técnica de Solar Orbiter». esa.int . Consultado el 30 de marzo de 2022 .
^ abcdefghijk «ESA Science & Technology – Instruments» (Ciencia y tecnología de la ESA: instrumentos). sci.esa.int . Consultado el 30 de marzo de 2022 .
^ ab "Calendario de lanzamientos: Spaceflight Now". spaceflightnow.com . Consultado el 30 de marzo de 2022 .
^ Orbitador solar (SolO). Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). Consultado el 18 de diciembre de 2019.
^ "Kiepenheuer-Institut fuer Sonnenphysik: SolarOrbiter PHI-ISS". Kis.uni-freiburg.de . Consultado el 9 de agosto de 2018 .
^ ab "Atlas lanza la misión Solar Orbiter". SpaceNews . 10 de febrero de 2020 . Consultado el 30 de marzo de 2022 .
^ "Ciencia y tecnología de la ESA: operaciones de la misión". sci.esa.int .
^ ab «GMS: Órbita de Solar Orbiter». svs.gsfc.nasa.gov . 27 de enero de 2020 . Consultado el 14 de febrero de 2020 .Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
^ "Solar Orbiter cruza la línea Tierra-Sol en su camino hacia el Sol". esa.int . Consultado el 30 de marzo de 2022 .
^ Owen, CJ; et al. (octubre de 2020). "El conjunto de analizadores de viento solar (SWA) de Solar Orbiter". Astronomía y astrofísica . 642 : A16. Bibcode :2020A&A...642A..16O. doi : 10.1051/0004-6361/201937259 . S2CID 224966409.
^ "Sitio web oficial de SPICE on Solar Orbiter". spice.ias.u-psud.fr . 12 de noviembre de 2019 . Consultado el 12 de noviembre de 2019 .
^ "SPICE - Imágenes espectrales del entorno coronal". Archivado desde el original el 11 de mayo de 2011 . Consultado el 11 de mayo de 2011 .
^ "Metis: el coronógrafo multi-longitud de onda para la misión Solar Orbiter" . Consultado el 29 de enero de 2021 .
^ "Solar Orbiter Heliospheric Imager (SoloHI) – Space Science Division". Nrl.navy.mil . Archivado desde el original el 9 de agosto de 2018 . Consultado el 9 de agosto de 2018 .
^ "Solar Orbiter: Misión zur Sonne und Inneren Heliosphäre". www.mps.mpg.de.
^ Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam. "Orbitador solar (SolO)". Sitio web .
^ "ESA Science & Technology - El lanzamiento de Solar Orbiter se ha trasladado a 2018". sci.esa.int .
^ "El Solar Orbiter europeo en camino para su lanzamiento en 2019". Air & Cosmos . 28 de agosto de 2017 . Consultado el 19 de septiembre de 2017 .
^ "Solar Orbiter: Resumen". ESA . 20 de septiembre de 2018 . Consultado el 19 de diciembre de 2018 .
^ "ESA Science & Technology: Summar". Sci.esa.inty . 28 de febrero de 2018 . Consultado el 20 de marzo de 2018 .
^ ab "Solar Orbiter pasará por las colas del cometa ATLAS". 29 de mayo de 2020. Consultado el 1 de junio de 2020 .
^ ab Wood, Anthony (29 de mayo de 2020). «La sonda Solar Orbiter de la ESA se prepara para un encuentro inesperado con el cometa ATLAS». New Atlas . Consultado el 1 de junio de 2020 .
^ "Las primeras imágenes de Solar Orbiter revelan 'fogatas' en el Sol". ESA. 16 de julio de 2020. Consultado el 23 de enero de 2021 .
^ "Solar Orbiter se prepara para un festivo sobrevuelo de Venus". www.esa.int . Consultado el 9 de noviembre de 2024 .
^ "ESA se prepara para un doble sobrevuelo de Venus". www.esa.int . Consultado el 9 de noviembre de 2024 .
^ "Solar Orbiter regresa a la Tierra antes de iniciar su misión científica principal". www.esa.int . Consultado el 9 de noviembre de 2024 .
^ "Una eyección de masa coronal impacta a Solar Orbiter antes del paso de Venus". www.esa.int . Consultado el 9 de noviembre de 2024 .
^ "Perihelio y sobrevuelos de Solar Orbiter". www.esa.int . Consultado el 9 de noviembre de 2024 .
^ Marirrodriga, C. García; et al. (1 de febrero de 2021). "Solar Orbiter: diseño de misiones y naves espaciales". Astronomía y Astrofísica . 646 : A121. doi :10.1051/0004-6361/202038519. ISSN 0004-6361 . Consultado el 9 de noviembre de 2024 .
^ "La ESA contrata a Astrium UK para construir Solar Orbiter". Sci.esa.int . Abril de 2012.
^ "El escudo de Solar Orbiter absorbe el calor del Sol". Esa.int . Junio de 2014.
^ Amos, Jonathan (18 de septiembre de 2018). "Solar Orbiter: la nave espacial que saldrá del Reino Unido rumbo al Sol". BBC News .
^ Thompson, Amy (10 de febrero de 2020). «Solar Orbiter se lanza en una misión histórica para estudiar los polos del Sol». space.com . Consultado el 10 de febrero de 2020 .
^ Hatfield, Miles (15 de julio de 2020). «Solar Orbiter devuelve los primeros datos y toma las imágenes más cercanas del Sol». NASA . Consultado el 15 de enero de 2021 .
^ "La sonda Solar Orbiter atrapa un segundo cometa por la cola". 27 de enero de 2022. Consultado el 1 de agosto de 2023 .
^ "Acercamiento al Sol con Solar Orbiter". www.esa.int . Consultado el 29 de marzo de 2022 .
^ "Solar Orbiter resuelve el misterio del cambio magnético" www.esa.int . Consultado el 24 de diciembre de 2022 .
^ Biondo, Ruggero; et al. (diciembre de 2022). "Conexión de las observaciones de teledetección de Solar Orbiter y las mediciones in situ de Parker Solar Probe con una reconstrucción numérica MHD de la espiral de Parker". Astronomía y astrofísica . 668 : A144. arXiv : 2211.12994 . doi :10.1051/0004-6361/202244535. Este artículo incorpora texto de esta fuente, que está disponible bajo la licencia CC BY 4.0.
^ Skibba, Ramin. «Un par de sondas solares se acercan a resolver un enigma solar». Wired . Archivado desde el original el 20 de septiembre de 2023. Consultado el 30 de marzo de 2024 .
^ Telloni, Daniele; et al. (1 de septiembre de 2023). "Tasa de calentamiento coronal en el viento solar lento". The Astrophysical Journal Letters . 955 (1): L4. arXiv : 2306.10819 . Código Bibliográfico :2023ApJ...955L...4T. doi : 10.3847/2041-8213/ace112 .
^ "ESA y NASA se unen para estudiar el viento solar". www.esa.int . Consultado el 30 de marzo de 2024 .
Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Solar Orbiter .
Nueva página de inicio de Solar Orbiter de la ESA (a partir de diciembre de 2020)
Antigua página de inicio de la ESA Solar Orbiter (hasta diciembre de 2020)
_(24967051097).jpg/1280px-Solar_Orbiter_EAS_instrument_(Flight_Model)_(24967051097).jpg)
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
