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Bola de Disco en el Espacio

Estudiantes y científicos se unen para realizar un experimento sorprendente, observando las capas externas de la atmósfera de la Tierra.

NASA
Marshall Space Flight Center

ver leyenda9 de Octubre, 2001: Generalmente, cuando una nave es enviada a la órbita de la Tierra, sus operadores esperan que permanezca allá arriba por mucho tiempo. Pero el mes pasado la NASA lanzó algo un poco diferente: un satélite cuya misión es caer desde el espacio. ¡Regresar a la Tierra fuera de control y sin posibilidades de recuperación es exactamente lo que se supone que deba hacer!

Su nombre es Starshine 3 (Brillo de Estrella 3), y su apariencia es tan curiosa como su misión. El satélite de 100 kg, transportado al espacio desde Alaska el 29 de septiembre por un cohete Kodiak Star, es una esfera de un metro de diámetro tachonada con 1500 espejos construidos por escolares. Los observadores del cielo pueden verla fácilmente, mientras se desliza sobre nosotros girando y centelleando, como una gigantesca bola de discoteca .

Derecha: El ingeniero mecánico John Vasquez revisa el satélite Starshine 3 en el Laboratorio de Investigaciones Navales de Estados Unidos (U.S. Naval Research Laboratory - NRL). Crédito de la imagen: Michael A.Savell y Gayle R. Fullerton. [más información]

"Starshine 3 cumple la misión de explorar los sectores externos de la atmósfera de la Tierra y descubrir qué le ocurre allí a los satélites", explica el Profesor Gil Moore, director del Proyecto Starshine -- un programa único que combina investigación de avanzada con la divulgación educativa.

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"El Proyecto Starshine es un consorcio de voluntarios -- universidades, agencias gubernamentales -- dirigidas por el Laboratorio de Investigaciones Navales y el Programa Espacial de Concesiones," dice. Los miembros más importantes, sin embargo, son estudiantes de colegios. Unos 40 000 escolares, de todas partes del mundo ayudaron a pulir los espejos que hacen al Starshine 3 tan original. Y ya que la "bola de la disco" está en el espacio, los estudiantes volverán a ayudar supervisando al Starshine 3 a medida que cae .... al comienzo lentamente, y luego más de prisa ... de regreso a la Tierra.

El Starshine 3 cae por que la atmósfera lo arrastra hacia abajo.

El satélite está en órbita a 470 km sobre la Tierra, en una región que los científicos llaman la termosfera. El aire a esa altura es muy tenue -- cerca de 1012 veces menos denso que el aire al nivel del mar. No hay duda que se asemeja más al espacio que a algún lugar de la Tierra. En la termosfera se encuentran en órbita la Estación Espacial Internacional (EEI), los Trasbordadores Espaciales, y muchos otros satélites.

A pesar que la termosfera es casi tan tenue como el vacío, tiene, de todos modos, la suficiente densidad como para restarle energía orbital a los satélites, debido al frenado aerodinámico. Poco después que el Kodiak Star lo soltara, el Starshine 3 comenzó a perder altitud -- cayendo unos pocos metros durante cada órbita de 90 minutos, alrededor del planeta. Lo mismo le ocurre a la EEI, por lo que necesita ser re-empujada periódicamente.

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Arriba: El Starshine 1, un familiar del tamaño de una pelota de playa del Starshine 3, se vaporizó en la atmósfera de la Tierra el año pasado. Este gráfico, cortesía de Judith Lean, del NRL, muestra como el satélite cayó lentamente al comienzo, y luego fue aumentando su rapidez, a medida que descendía a las capas más bajas de la atmósfera de la Tierra. (El eje inferior indica los días después de su lanzamiento, la linea en azul muestra la Altitud del Starshine, el color rosado, su Velocidad).

"El Starshine 3 descenderá lentamente durante los próximos 4 años", afirma Moore. A medida que se hunda en las capas cada vez más densas de la atmósfera, su promedio de deterioro orbital se acelerará. Eventualmente, cuando se hunda bajo la estratosfera, el Starshine 3 se quemará completamente. "Su fin será espectacular", añadió. Si la reentrada ocurre durante la noche, ¡la deslumbrante bola de fuego producirá suficiente luz como para que los observadores puedan leer el periódico!

Nadie corre peligro aquí abajo, destaca Moore. "Diseñamos el satélite de manera que el 100% se consuma a una altura mayor de los 80 km de altura". Excepto por algunos pequeños tornillos de acero, el cuerpo de la nave está hecho completamente de aluminio -- una sustancia que se vaporizará durante su fiero descenso. "No teníamos otra alternativa," se ríe Moore. "De otra manera habríamos tenido que adquirir una póliza de seguros de 100 millones de dólares, con una prima de $50 000". El aluminio era más barato.

ver leyendaDebido a que la termosfera es impredecible, nadie sabe exactamente cuando ó a donde regresará el Starshine 3. La parte superior de la atmósfera de la Tierra "respira" hacia adentro y afuera, en respuesta a la cambiante actividad solar. Durante años (como en el 2000 y el 2001) cercanos a la culminación del ciclo de 11-años de manchas solares, nuestra estrella es una fuente poderosa y a veces irregular de radiación ultravioleta extrema (UVE). Olas de UVE calientan la termosfera y la hacen " inflarse ", acelerando el descenso de los satélites que caen. Un objetivo primordial de la misión es explorar la relación causa y efecto, entre la actividad solar y el decaimiento de la órbita.

Derecha: Campos magnéticos se curvan sobre un grupo de manchas solares, donde el gas caliente brilla intensamente en longitudes de onda del ultravioleta extremo. Esta radiación luminosa calienta la termosfera de nuestro planeta y aumenta su acción de frenado en satélites que giran en órbita alrededor de la Tierra. Crédito: TRACE.

"Tenemos muy pocas mediciones de la densidad de la atmósfera superior. Esa es la razón por la que el Starshine 3 es tan importante", explica la física solar Judith Lean del Laboratorio de Investigaciones Navales (NRL) en Washington, D.C. "La geometría esférica bien conocida del satélite, nos permite estimar su coeficiente balístico con un grado de certeza razonable. Por ello, supervisando la órbita del Starshine y estudiando como decae podemos calcular la densidad del gas que lo está frenando y arrastrando hacia abajo".

Lean y sus colegas, dirigidos por Mike Picone del NRL, ya están usando información de una misión anterior ( Starshine 1, que orbitó la Tierra por 8 meses antes de que se desintegrara en febrero del 2000), para predecir el decaimiento de las trayectorias de satélites y trozos de basura espacial. Sus cálculos son de gran interés para los planificadores de la EEI y de los pilotos de los Trasbordadores Espaciales, que vuelan a través de un enjambre de objetos que giran en órbita Terrestre. "Esperamos que el Starshine 3 nos permita mejorar aun más estas predicciones", dice Gil Moore.

ver leyendaAntes que esto ocurra, sin embargo, alguien debe seguir el radiante satélite. Moore y sus colegas necesitan registrar unas 800 visualizaciones diarias para definir los cambios en la trayectoria del Starshine 3.

Es el trabajo perfecto para una legión de científicos jóvenes.

"Necesitamos que estudiantes, profesores -- observadores del cielo de todo tipo -- vayan afuera por la noche y detecten el Starshine 3 entre las estrellas", dice Moore. "Los procedimientos para registrar e informar sobre los datos, son fáciles. Cualquiera los puede hacer. Es un gran proyecto científico y esperamos que muchos grupos se inscriban para participar".

Arriba: El Prof. Gil Moore sostiene una maqueta a tamaño real de los satélites Starshine 1 y 2. La luz del Sol es reflejada de un sólo espejo en la imagen de la derecha. Foto de Kerry Kirkland.

Moore agregó: "El Starshine 3 se ve generalmente tan brillante como una estrella de primera magnitud cuando pasa sobre nosotros". Durante un tránsito típico, el satélite, en rotación, parecerá destellar cada varios segundos a medida que la luz del Sol se refleja en un espejo después del otro. La huella de puntos brillantes y espacios oscuros en el cielo es inequívoca.

"Es hermoso", dice Sharon Simon, una profesora del Colegio Elemental de Davis Creek que el 2 de octubre vió al satélite volar sobre su pueblo, en West Virginia." Los destellos vinieron en tres rápidos segmentos que se vieron claramente. [Cada destello] tenía más o menos el mismo brillo que Marte." (Para saber cuando el Starshine 3 pasará sobre su localidad, Moore sugiere que usted visite Heavens-Above.com).

ver leyendaLos estudiantes de Simon ayudaron a pulir los espejos del Starshine 3 y sus firmas están en órbita alrededor de la Tierra a bordo del satélite. Así es, las firmas de cada escolar que trabajó en los espejos está allá arriba -- todas, las 40 000, laboriosamente digitalizadas por Phyllis, la esposa de Moore. "Fue una tarea dura para Phyllis", recuerda Moore. "Pero estos jovencitos son importantes para nosotros -- ellos son una parte crítica de lo que estamos haciendo."

Arriba: Una estudiante de la Escuela Elemental Davis Creek en Barboursville, West Virginia, EEUU, pule un espejo para el Starshine 3.

Moore espera que miles más de estudiantes se unan al programa. "Necesitamos más detectores", dijo -- no sólo para supervisar el Starshine 3, sino también para rastrear el Starshine 2, otra "bola disco" a la espera para ser lanzada por el Trasbordador Espacial Endeavour en diciembre del 2001. Además los Starshine 4 y Starshine 5 están aun en la mesa de diseño, y también van a necesitar espejos. Muy pronto, los colegios debieran poder solicitar kits para hacer espejos para esos satélites en la página de Internet del Proyecto Starshine.

"Nuestro propósito", dice Moore, "es supervisar la termosfera durante todas las fases del ciclo solar de 11-años utilizando los satélites Starshine, los que serán lanzados uno al año, más o menos". Si su plan tiene éxito, observar bolas disco deslizándose por los cielos, podría pronto llegar a ser parte regular de las clases científicas del Kinder al 12avo Grado. Quien sabe ... después de todo, es posible que el disco aún no haya muerto.

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Créditos y Contactos

Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips

Curador: Bryan Walls
Relaciones con los Medios: Steve Roy
Traductor al Español: Jorge Ianiszewski
Editor en Español: Héctor Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina las Páginas de Internet de Science@NASA que incluyen a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán estimulantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y ayudar a los científicos en su labor de difusión.

Enlaces a la Red

Proyecto Starshine - Página Principal

Heavens-Above.com -- Visite esta página de Internet para saber cuando el Starshine 3 pasará sobre su localidad.

J-Pass de NASA -- Otro sitio en-línea que puede ayudarle a encontrar el Starshine 3 desde su patio.

Protegiendo el Starshine -- Todos los espejos del Starshine 3 pulidos por los escolares, fueron revestidos con una capa de dióxido de silicona. "El revestimiento de dióxido de silicona no altera la reflectividad", dice Vince Huegele, "pero protege a los espejos de la corrosión debido al oxígeno atómico [uno de los elementos constituyentes de la termosfera]". Huegele trabaja en el Centro Tecnológico para manufactura de Optica Espacial Space Optics Manufacturing Technology Center, en inglés, del Centro Marshall de Vuelos Espaciales, donde se aplicó este esencial revestimiento.

Excesos Solares -- artículo de Science@NASA. Como consecuencia del máximo solar, la atmósfera de la Tierra es "inflada" como un marsmallow en una fogata de campamento, produciendo un frenado adicional en los satélites que giran en órbita Terrestre.

Derecha: Capas de la atmósfera de la Tierra. La troposfera es la primera capa sobre la superficie de la Tierra; contiene la mitad de toda la atmósfera de nuestro planeta. El clima ocurre en la troposfera. Muchos aviones a chorro vuelan en la estratosfera debido a que es muy estable. La estratosfera contiene la capa de ozono. Los meteoros se queman en la mesosfera. Las Auroras resplandecen en la termosfera baja; los os satélites como el Starshine 3 y las naves espaciales como los Trasbordadores espaciales y la EEI se encuentran en órbita en la termosfera superior. (N. del T: Las Auroras se ven también en las latitudes altas del hemisferio sur, cercanas al Polo Sur; allí se les llama Auroras Australes o Luces del Sur).

Starshine Regresa en Cenizas -- artículo de Science@NASA. El año pasado, el Starshine 1, una pelota playera pariente del Starshine 3, se vaporizó en la atmósfera de la Tierra, luego de una exitosa misión de 8 meses, explorando la termosfera.


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