Las sondas Van Allen , anteriormente conocidas como sondas de tormentas del cinturón de radiación ( RBSP ), [1] fueron dos naves espaciales robóticas que se utilizaron para estudiar los cinturones de radiación de Van Allen que rodean la Tierra. La NASA llevó a cabo la misión de las sondas Van Allen como parte del programa Living With a Star . [2] Comprender el entorno del cinturón de radiación y su variabilidad tiene aplicaciones prácticas en las áreas de operaciones de naves espaciales, diseño de sistemas de naves espaciales, planificación de misiones y seguridad de los astronautas. [3] Las sondas se lanzaron el 30 de agosto de 2012 y operaron durante siete años. Ambas naves espaciales se desactivaron en 2019 cuando se quedaron sin combustible. Se espera que desorbiten durante la década de 2030.
El Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA gestiona el programa Living With a Star , del que el RBSP es un proyecto, junto con el Observatorio de Dinámica Solar (SDO). El Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins fue responsable de la implementación general y la gestión de los instrumentos del RBSP. La misión principal estaba programada para durar 2 años, y se esperaba que los consumibles duraran 4 años. La misión principal estaba planeada para durar solo 2 años porque existía una gran preocupación sobre si la electrónica del satélite sobreviviría al entorno de radiación hostil en los cinturones de radiación durante un largo período de tiempo. Cuando después de 7 años la misión terminó, no fue por una falla de la electrónica sino por quedarse sin combustible. Esto demostró la resistencia de la electrónica de la nave espacial. La longevidad de la nave espacial en los cinturones de radiación se consideró un desempeño récord para los satélites en términos de resistencia a la radiación. [4]
La nave espacial trabajó en estrecha colaboración con el Balloon Array for RBSP Relativistic Electron Losses (BARREL), que puede medir partículas que se desprenden de los cinturones y llegan hasta la atmósfera de la Tierra. [5] [6]
El Laboratorio de Física Aplicada administró, construyó y operó las sondas Van Allen para la NASA.
Las sondas llevan el nombre de James Van Allen , el descubridor de los cinturones de radiación que estudiaron. [4]
El 16 de marzo de 2009, United Launch Alliance (ULA) anunció que la NASA le había otorgado un contrato para lanzar el RSBP utilizando un cohete Atlas V 401. [9] La NASA retrasó el lanzamiento mientras contaba los cuatro minutos a primera hora de la mañana del 23 de agosto. Después de que el mal tiempo impidiera el lanzamiento el 24 de agosto y de un nuevo retraso de precaución para proteger el cohete y los satélites del huracán Isaac , el despegue se produjo el 30 de agosto de 2012 a las 4:05 AM EDT. [10]
El 12 de febrero de 2019, los controladores de la misión comenzaron el proceso de finalización de la misión de las sondas Van Allen bajando los perigeos de las naves espaciales, lo que aumenta su resistencia atmosférica y da como resultado su eventual reentrada destructiva a la atmósfera. Esto garantiza que las sondas vuelvan a entrar en un lapso de tiempo razonable, para representar una amenaza mínima con respecto al problema de los desechos orbitales . Se proyectaba que las sondas cesarían sus operaciones a principios de 2020, o cuando se quedaran sin el propulsor necesario para mantener sus paneles solares apuntando al Sol. Se predice que la reentrada a la atmósfera ocurrirá en 2034. [11]
La sonda Van Allen B se apagó el 19 de julio de 2019, después de que los operadores de la misión confirmaran que se había quedado sin combustible. [12] La sonda Van Allen A, que también se estaba quedando sin combustible, se desactivó el 18 de octubre de 2019, lo que puso fin a la misión de las sondas Van Allen después de siete años de funcionamiento. [13]
Los cinturones de radiación de Van Allen se expanden y se encogen con el tiempo como parte de un sistema meteorológico espacial mucho más grande impulsado por la energía y el material que brotan de la superficie del Sol y llenan todo el Sistema Solar . El clima espacial es la fuente de las auroras que brillan en el cielo nocturno, pero también puede alterar los satélites, causar fallas en la red eléctrica e interrumpir las comunicaciones GPS . Las sondas Van Allen se construyeron para ayudar a los científicos a comprender esta región y diseñar mejor naves espaciales que puedan sobrevivir a los rigores del espacio exterior . [2] La misión tenía como objetivo promover la comprensión científica de cómo las poblaciones de electrones e iones relativistas en el espacio se forman o cambian en respuesta a los cambios en la actividad solar y el viento solar . [2]
Los objetivos científicos generales de la misión fueron: [2]
En mayo de 2016, el equipo de investigación publicó sus hallazgos iniciales, afirmando que la corriente de anillo que rodea la Tierra se comporta de una manera muy diferente a la que se creía anteriormente. [14] La corriente de anillo se encuentra aproximadamente a 10.000 a 60.000 kilómetros (6.200 a 37.000 millas) de la Tierra. Las variaciones de la corriente eléctrica representan solo la dinámica de los protones de baja energía. Los datos indican que hay una corriente de anillo sustancial y persistente alrededor de la Tierra incluso durante períodos sin tormentas, que es transportada por protones de alta energía. Durante las tormentas geomagnéticas, el aumento de la corriente de anillo se debe a nuevos protones de baja energía que ingresan a la región cercana a la Tierra. [14] [15]
En febrero de 2013, se descubrió un tercer cinturón de radiación temporal gracias a los datos recopilados por las sondas Van Allen. Después de unas semanas, el tercer cinturón fue destruido por una ráfaga de viento solar. [16]
Las sondas Van Allen consistían en dos naves espaciales estabilizadas por rotación que fueron lanzadas con un solo cohete Atlas V. Las dos sondas tuvieron que operar en las duras condiciones que estaban estudiando; mientras que otros satélites tienen el lujo de apagarse o protegerse en medio de un clima espacial intenso, las sondas Van Allen tuvieron que seguir recopilando datos. Por lo tanto, las sondas fueron construidas para soportar el bombardeo constante de partículas y radiación que experimentarían en esta intensa área del espacio. [2]
Como era vital que las dos naves hicieran mediciones idénticas para observar los cambios en los cinturones de radiación a través del espacio y el tiempo, cada sonda llevaba los siguientes instrumentos:
