Solar Orbiter, el Sol más cerca que nunca
El Sol es la estrella más cercana a la Tierra y es, también, la que resulta fundamental para el desarrollo y la permanencia de la vida en nuestro planeta. Sin embargo, los científicos desconocen muchas cuestiones sobre su funcionamiento y, especialmente, sobre la influencia que sus emisiones energéticas tienen en el Sistema Solar interior y en la Tierra.
Desde principios de la década de los 90, varias misiones se han dedicado a estudiar la actividad solar y a desvelar algunos de esos misterios, como Ulises y SOHO. La segunda, lanzada en 1995, todavía está operativa, y los datos que ambas han obtenido han servido para que los científicos propongan nuevas misiones que amplíen nuestros conocimientos del Sol.
Es el caso de Solar Orbiter, un satélite que la ESA lanzará en 2020, a bordo de un cohete Atlas V de la NASA desde Cabo Cañaveral. La principal motivación detrás de él es “acercarnos más al Sol y mejorar los instrumentos para observarlo”, en palabras de César García, jefe de proyecto de la misión. Según palabras Yannis Zouganelis, responsable científico de Solar Orbiter, sus objetivos se resumen en dar respuesta a tres preguntas: cómo se acelera y se calienta el viento solar, cómo se forman y se propagan las eyecciones coronales de masa (CME) y cómo es el interior del Sol, prestando más atención al funcionamiento de su dínamo y a los mecanismos que regulan su ciclo de actividad.
Protección térmica de última tecnología
Para ello, Solar Orbiter cuenta con 27 sensores, entre ellos 9 telescopios. Lo que se busca es relacionar los fenómenos que observamos en el Sol con el efecto que producen en el medio interplanetario por el que vuela la nave. Para ello, se acercará en varias ocasiones a 0,28 unidades astronómicas, una distancia menor a la que se encuentra Mercurio del Sol y que presenta diversos retos operacionales y tecnológicos. Por ejemplo, la nave debe estar preparada para resistir las temperaturas extremas del entorno tan cercano del Sol, algo para lo que se protegerá con un escudo térmico desarrollado específicamente para la misión y compuesto por tres capas separadas entre sí para facilitar la dispersión lateral del calor, que puede llegar a los 500º C. La capa más externa, además, está fabricada en titanio recubierto por calcio carbonizado. El escudo incluye, además, varias compuertas que se abren para permitir las observaciones de varios de los instrumentos.
Por cuestiones de limitación en la transmisión de datos, Solar Orbiter dispondrá de tres ventanas de observación, de diez días de duración cada una, en cada órbita alrededor del Sol, para esos estudios en su aproximación máxima, como explica Anik De Groof, coordinadora de operaciones de instrumentación. Esas ventanas se abrirán, en la distancia mínima a la estrella y para los estudios del polo norte y el sur. Dichas observaciones polares será la primera vez que se realizan. Son fundamentales para poder comprender la actividad solar y los mecanismos que regulan su ciclo de 11 años.
Las observaciones cercanas al sol y sus efectos, es lo que nos permitirá esclarecer las cuestiones de la aceleración del viento solar y del calentamiento de la corona, la parte más externa de la atmósfera del Sol, hasta temperaturas máximas de entre uno y dos millones de grados centígrados. Igualmente, permitirán comprender mejor los mecanismos de erupción de las CME, que llenan todo el espacio interplanetario y cuyas partículas energéticas pueden causar diversas irrupciones en los sistemas eléctricos y de telecomunicaciones de la Tierra cuando alcanzan nuestro planeta.
Las partículas energéticas del Sol
El estudio de dichas partículas es uno de los aspectos importantes de Solar Orbiter. El instrumento dedicado a ello es EPD, y su investigador principal, Javier Rodríguez-Pacheco, de la Universidad de Alcalá, resume su objetivo en “los mecanismos que aceleran estas partículas y poder predecir los sucesos de tormentas solares” con la suficiente antelación como para que sea posible tomar medidas preventivas. En esas tormentas, el Sol emite fulguraciones (que lanzan energía equivalente a 10 millones de bombas de hidrógeno) y CME que eyectan unos 10.000 millones de toneladas a una velocidad máxima de doce millones de kilómetros por hora, resulta importante su estudio para comprender mejor la influencia del Sol en nuestro planeta.
EPD es la principal contribución científica española a Solar Orbiter, además de la aportación de subsistemas claves de la nave y de la colaboración con Alemania en otro instrumento, el telescopio SO-PHI.
Desde el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) en Madrid, además, se llevará a cabo la planificación científica de la misión, la coordinación de las observaciones de los instrumentos, la recuperación de los datos obtenidos por Solar Orbiter, el análisis de dichos datos para identificar los mejores objetivos para nuevas observaciones y su archivo para que, después, puedan estar a disposición de la comunidad científica. Para la planificación de las observaciones se ha desarrollado desde la ESA una aplicación específica que permita una mejor coordinación.
Solar Orbiter va a enfrentarse a muchos retos. Uno de ellos será su capacidad de operar autónomamente cuando su órbita lo lleve por detrás del Sol y, sobre todo, que pueda corregir cualquier desviación que se produzca en su orientación.
La necesidad de que la sonda suba por encima del plano de la elíptica para la observación de los polos, y su perihelio tan cercano, conlleva que en la trayectoria que siga hacia su destino realice varias asistencias gravitatorias en Venus y en la Tierra, que deben frenar el satélite e ir inclinando su órbita hasta los parámetros óptimos.
La duración de la misión está prevista hasta 2025 y, para entonces, se espera haber ampliado lo que se conoce sobre el ciclo de actividad solar, sus emisiones de partículas energéticas y, sobre todo, hasta qué punto influye en el día a día de la Tierra.
