La Tierra está inmersa en material que fluye desde el Sol. Esta corriente, llamada viento solar, inunda nuestro planeta, y causa auroras majestuosas, tiene impacto en los satélites y los astronautas que están en el espacio, e incluso afecta la infraestructura terrestre.
La misión Polarímetro para Unificar la Corona y la Heliosfera (PUNCH, por sus siglas en inglés) de la NASA será la primera en obtener imágenes de la corona, o la atmósfera exterior, del Sol y del viento solar en conjunto para tener una mejor comprensión del Sol, el viento solar y la Tierra como un solo sistema conectado.
El lanzamiento de la misión PUNCH está programado para no antes del 28 de febrero de 2025, a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX, desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California. Esta misión proporcionará a la comunidad científica nueva información sobre cómo se forman y evolucionan los eventos solares potencialmente disruptivos. Esto podría conducir a predicciones más precisas sobre la llegada de fenómenos meteorológicos espaciales a la Tierra y su impacto en los exploradores robóticos de la humanidad en el espacio.
“Lo que esperamos que PUNCH le brinde a la humanidad es la capacidad de ver realmente, por primera vez, dónde vivimos dentro del viento solar”, dijo Craig DeForest, investigador principal de PUNCH en la División de Ciencia y Exploración del Sistema Solar del Instituto de Investigaciones del Sudoeste en Boulder, Colorado.
Observar el viento solar en 3D
Los cuatro satélites de la misión PUNCH tienen el tamaño de una maleta y campos de visión superpuestos que se combinan para cubrir una franja de cielo más grande de lo que ha cubierto cualquier otra misión anterior centrada en la corona y el viento solar. Los satélites se extenderán en la órbita terrestre baja para proyectar una visión global de la corona solar y su transición a viento solar. También rastrearán las tormentas solares, como las eyecciones de masa coronal (EMC). Su órbita sincrónica con el Sol les permitirá ver el Sol las 24 horas del día, los siete días de la semana, y su vista solo estará ocasionalmente bloqueada por la Tierra.
Las imágenes típicas de las cámaras son bidimensionales, lo que comprime al sujeto 3D en un plano horizontal y ocasiona la pérdida de información. Pero PUNCH aprovecha una propiedad de la luz llamada polarización para reconstruir sus imágenes en 3D. A medida que la luz del Sol rebota en el material de la corona y el viento solar, se polariza, lo que significa que las ondas de luz oscilan de una manera particular que se puede filtrar, al igual que los anteojos de sol polarizados filtran el resplandor del agua o el metal. Cada nave espacial de PUNCH está equipada con un polarímetro que utiliza tres filtros polarizadores distintos para captar información sobre la dirección en que se desplaza el material que se perdería en las imágenes típicas.
“Esta nueva perspectiva permitirá a los científicos discernir la trayectoria y la velocidad exactas de las eyecciones de masa coronal a medida que viajan a través del sistema solar interior”, dijo DeForest. “Esto mejora los instrumentos actuales de dos maneras: mediante la generación de imágenes tridimensionales que nos permiten localizar y rastrear las EMC que se dirigen directamente hacia nosotros; y con un campo de visión amplio, lo que nos permite hacer el seguimiento de esas EMC desde el Sol hasta la Tierra”.
Las cuatro naves espaciales están sincronizadas para servir como un único “instrumento virtual” que abarca toda la constelación de satélites de PUNCH.
Los satélites de PUNCH cuentan con un generador de imágenes de campo estrecho y tres generadores de imágenes de campo amplio. El generador de imágenes de campo estrecho (NFI, por sus siglas en inglés) es un coronógrafo, el cual tapa la luz brillante del Sol para ver mejor los detalles en su corona, recreando lo que los espectadores en la Tierra observan durante un eclipse solar total, cuando la Luna oculta la cara del Sol. Esta es una vista más estrecha que observa el viento solar más cercano al Sol. Los generadores de imágenes de campo amplio (WFI, por sus siglas en inglés) son generadores de imágenes heliosféricas que ven la parte más externa y muy tenue de la corona solar y el viento solar en sí, lo que ofrece una visión amplia del viento solar a medida que este se extiende por el sistema solar.
“Tengo mucho entusiasmo por ver la actividad que ocurre en las zonas ‘intermedias' del viento solar”, dijo Nicholeen Viall, científica de la misión PUNCH en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Esto significa no solo ver las estructuras más grandes, como las EMC, o las interacciones más pequeñas, sino todos los diferentes tipos de estructuras del viento solar que llenan esa área intermedia”.
Cuando estas estructuras de viento solar del Sol alcanzan el campo magnético de la Tierra, pueden impulsar la dinámica que afecta a los cinturones de radiación de la Tierra. Para lanzar naves espaciales a través de estos cinturones, incluyendo las que llevarán a los astronautas a la Luna y más allá, los científicos deben comprender la estructura del viento solar y los cambios que ocurren en esta región.
Base en otras misiones
“La misión PUNCH se sostiene sobre los hombros de gigantes”, dijo Madhulika Guhathakurta, científica del programa PUNCH en la sede de la NASA en Washington. “Durante décadas, las misiones de heliofísica nos han proporcionado vislumbres de la corona solar y el viento solar, cada una de las cuales ofrece vistas cruciales, pero parciales, de la influencia de nuestra dinámica estrella en el sistema solar”.
Cuando los científicos combinen los datos de PUNCH y la sonda solar Parker de la NASA, la cual vuela a través de la corona del Sol, verán tanto el panorama general como los detalles de cerca. Trabajando en conjunto, la sonda solar Parker y PUNCH abarcan un campo de visión que va de poco más de un kilómetro (media milla) a más de 260 millones de kilómetros (unos 160 millones de millas).
Además, el equipo de PUNCH combinará sus datos con diversas observaciones de otras misiones, como la demostración de tecnología del Experimento de Diagnóstico Coronal (CODEX, por sus siglas en inglés) de la NASA, que observa la corona de la superficie del Sol aún más cerca desde su posición privilegiada a bordo de la Estación Espacial Internacional. Los datos de PUNCH también complementan las observaciones del Explorador Generador de Imágenes del Efecto Zeeman en las Corrientes Eléctricas en Chorro (EZIE, por sus siglas en inglés) de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para marzo de 2025, el cual investiga las perturbaciones del campo magnético asociadas con las auroras de la Tierra a gran altitud que PUNCH también detectará con su vista de campo amplio.
A medida que el viento solar que observará PUNCH se aleje del Sol y la Tierra, será estudiado por la misión Sonda de Cartografía y Aceleración Interestelar (IMAP, por sus siglas en inglés), cuyo lanzamiento está previsto para 2025.
“La misión PUNCH unirá estas perspectivas, proporcionando una visión continua sin precedentes que conecta el lugar donde se origina el viento solar en la corona con su evolución a través del espacio interplanetario” dijo Guhathakurta.
La misión PUNCH tiene programado llevar a cabo estudios científicos durante al menos dos años, después de un período de puesta en marcha de 90 días posteriores al lanzamiento. La misión será lanzada como un viaje compartido con el próximo observatorio de astrofísica de la agencia, el Espectrofotómetro para la Historia del Universo en la Época de la Reionización y Explorador de Hielos (SPHEREx, por sus siglas en inglés).
“PUNCH es la más reciente incorporación de una misión de heliofísica a la flota de la NASA, la cual ofrece ciencia innovadora cada segundo de cada día”, dijo Joe Westlake, director de la División de Heliofísica en la sede de la NASA en Washington. “Lanzar esta misión como un viaje compartido refuerza su valor para la nación, al optimizar cada libra de peso de capacidad de lanzamiento para maximizar el rendimiento científico por el costo de un solo lanzamiento”.
La misión PUNCH está dirigida por las oficinas del Instituto de Investigaciones del Sudoeste en San Antonio, Texas, y Boulder, Colorado. La misión es administrada por la Oficina del Programa de Exploradores en el centro Goddard de la NASA para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington.
Por Abbey Interrante
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland
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