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    El sensor clave Parker Solar Probe supera al simulador solar:último obstáculo de lanzamiento

    Los investigadores utilizan un cuarteto de proyectores IMAX para crear la luz y el calor que experimentará la copa Parker Solar Probe durante sus viajes a través de la atmósfera del sol. La taza se encuentra dentro de cámaras de vacío instaladas en un laboratorio en el Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge. Massachusetts. Crédito:Levi Hutmacher, Ingeniería de Michigan

    No puedes nadar en la atmósfera del sol a menos que puedas demostrar que perteneces allí. Y la copa Faraday de Parker Solar Probe, un sensor clave a bordo de la misión de la NASA de $ 1.5 mil millones que se lanzará este verano, ganó sus rayas la semana pasada al soportar pruebas en un artilugio casero diseñado para simular el sol.

    La taza recogerá y examinará el viento solar a medida que la sonda pasa más cerca del sol que cualquier objeto anterior creado por el hombre. Justin Kasper, Profesor asociado de ciencias e ingeniería del clima y el espacio de la Universidad de Michigan, es el investigador principal de la investigación de Parker's Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP).

    Para confirmar que la taza sobrevivirá al calor y la luz extremos de la superficie del sol, Los investigadores previamente torturaron un modelo de la copa de Faraday a temperaturas superiores a 3, 000 grados Fahrenheit, cortesía de la lámpara de arco de plasma del Laboratorio Nacional de Oak Ridge. La taza, construido con metales refractarios y aislantes de cristal de zafiro, superó las expectativas.

    Pero la prueba final tuvo lugar la semana pasada, en un artilugio casero que Kasper y su equipo de investigación llaman Solar Environment Simulator. Mientras se explota con aproximadamente 10 kilovatios de luz en su superficie, suficiente para calentar una hoja de metal a 1, 800 grados Fahrenheit en segundos:el modelo de copa Faraday corrió a toda velocidad, escaneando con éxito una corriente simulada de viento solar.

    "Ver el instrumento rastrear la señal del haz de iones como si fuera plasma que fluye del sol fue una vista previa emocionante de lo que veremos con Parker Solar Probe, "Dijo Kasper.

    Las turbulencias en la atmósfera del sol pueden arrojar violentamente nubes de plasma al espacio, conocido como eyecciones de masa coronal, a veces directamente en la Tierra. Sin medidas cautelares, tales nubes pueden establecer oscilaciones geomagnéticas alrededor de la Tierra que pueden hacer tropezar la electrónica satelital, interfieren con las comunicaciones por radio y GPS y, en el peor de los casos, pueden crear picos de corriente a través de las redes eléctricas que pueden sobrecargar e interrumpir el sistema durante períodos prolongados de tiempo, hasta meses.

    Al comprender qué constituye la corona solar y qué impulsa la constante efusión de material solar del sol, Los científicos de la Tierra estarán mejor equipados para interpretar la actividad solar que vemos desde lejos y crear un mejor sistema de alerta temprana. Ahí es donde Parker Solar Probe, programado para su lanzamiento el 31 de julio, 2018, viene en, con su complemento de experimentos que incluye la copa Faraday.

    Para probar el modelo de taza, los investigadores tuvieron que crear algo nuevo. Su simulador se encuentra en un laboratorio del primer piso del Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge. Masa., y encarna el adagio de que la necesidad es la madre de la invención.

    Tiene el aspecto de un quirófano improvisado, con un marco de metal que sostiene lonas azules gruesas alrededor de tres lados creando un espacio de trabajo de 16x8.

    Dentro del área, la recreación del calor y la luz del sol recayó en un cuarteto de proyectores IMAX modificados de modelos más antiguos que el equipo de Kasper compró en eBay por unos pocos miles de dólares cada uno. Estas no son las máquinas digitales que se encuentran en los Cineplexes de hoy, sino una generación anterior que utilizaba bombillas.

    "Resulta que una bombilla de cine en un proyector IMAX funciona aproximadamente a los mismos 5, 700 grados Kelvin:la misma temperatura efectiva que la superficie del sol, ", Dijo Kasper." Y emite casi el mismo espectro de luz que la superficie ".

    El espacio no ofrece esencialmente atmósfera, lo que significa que un entorno de prueba adecuado para la copa Faraday tendría la menor cantidad de aire posible. Entonces, los investigadores colocaron la copa en una cámara de vacío de metal para realizar pruebas.

    Parecido a un pulmón de hierro, la cámara de plata de dos metros de largo tiene una trampilla en un extremo que se abre hacia afuera y tiene una pequeña ventana redonda. La noche anterior a la prueba el equipo comenzó a bombear la atmósfera fuera de la cámara de vacío.

    En el momento en que la simulación se puso en marcha para la prueba, la cámara registró aproximadamente una mil millonésima parte de la atmósfera de la Tierra.

    Los cuatro proyectores IMAX se colocan sobre mesas con ruedas, y prepararse para la prueba, los investigadores los colocaron en su lugar, con sus rayos apuntando a través de la ventana del tubo de vacío directamente a la taza de Faraday.

    El elemento final del simulador es su capacidad para generar los tipos de partículas que la copa de Faraday necesitará detectar y evaluar. Para hacer eso, el equipo colocó una pistola de iones en la escotilla del tubo de vacío, con el "barril" del dispositivo dentro y apuntando a la taza.

    "La pistola de iones toma un perdigón de metal y lo calienta, "dijo Anthony Case, astrofísico del Instituto Smithsonian de Astrofísica de Harvard. "Cuando hace calor, Los iones comienzan a hervir de esta pieza de metal. Luego lo conectas a una batería, acelerando los iones fuera de la pistola. Y podemos dirigirlos directamente hacia la apertura de la copa de Faraday, donde se medirán ".

    En esta prueba final, la taza Faraday tomó el calor y cumplió, poniendo a Parker Solar Probe en camino para su lanzamiento de verano.

    Kelly Korreck, una exalumna de la U-M y astrofísica en el instituto, se desempeña como jefe de operaciones científicas en la investigación SWEAP de Parker, así como en las actividades SWEAP del Smithsonian.

    "En cuanto a la prueba de hoy, confirmó lo que había sospechado:cuando se toma un equipo increíble de científicos e ingenieros, dales un complejo, difícil, proyecto interesante y la motivación de explorar una región del universo en la que la humanidad nunca ha estado, antes de que sucedan cosas notables, " ella dijo.


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