En la próxima década, La NASA tiene como objetivo lanzar a la humanidad hacia la Luna y hacia Marte, un paso monumental en los viajes espaciales tripulados. Tal viaje está lleno de desafíos y peligros, no muy diferente a los que enfrentaron los primeros exploradores que cruzaron el océano. Sin embargo, en lugar de mares tormentosos, estos exploradores zarparán en medio de los peligros de la heliosfera, el entorno magnético que emana del sol y que abarca el sistema solar. Los riesgos de viajar a través de este reino, en última instancia, dependen de qué tan bien podamos comprender la dinámica en él.

"Para llegar a Marte, naves espaciales y humanos se sumergirán en la heliosfera y tendrán que lidiar con ella, "dijo Terry Onsager, científico del programa en la sede de la NASA en Washington, D.C. "Ese ambiente puede ser duro, pero uno para el que estamos preparados ".

Para navegar con seguridad por la heliosfera, Los científicos y las misiones de la NASA han estado mapeando la región durante décadas. Resultados recientes, desde cerca de la Tierra hasta lejos a través del sistema solar, nos están ayudando a diseñar un camino seguro para los futuros exploradores espaciales en el extranjero.

Mantenerse a salvo en ruta a Marte

A medida que los astronautas abandonan la burbuja magnética protectora alrededor de la Tierra, la magnetosfera, quedan expuestos a la radiación de partículas energéticas dañinas del sol. Fluyendo continuamente desde la superficie solar, estas partículas energéticas solares, como se les conoce, puede alcanzar niveles que pueden dañar la electrónica y dañar los tejidos vivos en el espacio.

"Periódicamente, Las erupciones solares en la superficie del sol pueden generar enormes aumentos en los entornos de radiación de partículas energéticas, y cuando eso ocurre, los sistemas deben poder manejar eso, "Dijo Onsager.

Se están diseñando naves espaciales con equipos reforzados contra la radiación y áreas seguras para que los astronautas se escondan durante las tormentas solares, que pueden durar de horas a días. Además de estas garantías protectoras, Tener un sistema de alerta confiable es primordial para la seguridad de los astronautas.

El Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, SDO, ha estado vigilando constantemente el sol durante ocho años. Las imágenes que toma en luz visible y ultravioleta permiten a los científicos monitorear continuamente las condiciones de la superficie y comprender qué actividad podría estar agitando justo debajo. listo para emerger. Una vez que se ve una erupción en la superficie del sol, Por lo general, los astronautas pueden recibir una advertencia con media hora de anticipación antes de que la radiación entrante alcance niveles máximos. Si bien esto les da a los astronautas algo de tiempo para actuar, en última instancia, se necesitan mejoras en la predicción del tiempo espacial para proporcionar una alerta más avanzada.

Mejora de la predicción del clima espacial

La predicción del clima espacial —el viento solar ondulante y las partículas de energía solar que transporta— no es diferente a la predicción del clima terrestre. Comienza con la observación del sol, lo que SDO y otras misiones de heliofísica de la NASA hacen durante todo el día. Los datos sobre la actividad del sol se introducen en modelos informáticos basados ​​en la física que hacen predicciones estadísticas sobre la probabilidad de una erupción solar. Esto permite a los científicos advertir cuando pueda ocurrir un evento de este tipo.

"Pronóstico de fenómenos meteorológicos espaciales, ya sea en la Tierra o en el espacio profundo, es muy, muy complejo, "dijo Jingnan Guo, heliofísico de la Universidad de Kiel en Alemania. "Tenemos que considerar las escalas de la distancia entre el sol y la Tierra, alrededor de 93 millones de millas, en el que las ondas y el material erupcionado se propagan por el espacio, hasta por debajo de unos pocos metros, a qué escala se ven la turbulencia y la cinemática de las partículas ".

A partir de ahora, nuestra comprensión de la dinámica compleja en juego en la heliosfera es incompleta, dificultando las predicciones; los mejores modelos aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo. Los científicos que modelan el clima espacial dependen de las numerosas misiones de heliofísica de la NASA para mejorar sus pronósticos.

"Si solo tiene una observación puntual, es muy difícil de modelar o incluso, algunas veces, interpretar los datos. Si tiene varios puntos, de lo que puede restringir su modelo y asegurarse de que las teorías subyacentes sean capaces de reproducir ese evento, "dijo Leila Mays, un científico del clima espacial en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

El año pasado, Varias misiones de la NASA observaron un fuerte evento de partículas de energía solar. Los resultados, que registran el primer evento de partículas visto a nivel del suelo tanto en Marte como en la Tierra, fueron publicados recientemente en la revista Clima espacial . En este evento, Las partículas de alta energía aceleradas por un choque intensivo impulsado por una eyección de masa coronal, una explosión violenta en la superficie solar que arroja gas y partículas energéticas, se detectaron por primera vez cuando salieron del sol con SDO. Los científicos utilizaron instrumentos y modelos terrestres para rastrear cómo se movía el material a través de la heliosfera y medir su intensidad al llegar a la Tierra y Marte.

Estas observaciones multipunto son esenciales para comprender cómo las partículas despegadas del sol viajan a través del sistema solar. Este conocimiento de cómo se propaga la radiación ayuda en última instancia a mejorar los modelos, dando a los astronautas una advertencia más avanzada de eventos meteorológicos espaciales potencialmente peligrosos.

"Aunque este es el mayor evento de partículas energéticas solares que hemos observado en la superficie de Marte, no hubiera sido peligroso para los astronautas allí, "dijo Guo, quién fue el autor del artículo. "Sin embargo, son posibles eventos de partículas energéticas solares mucho más grandes y este evento nos ayuda a comprender cómo se vería eso ".

Los científicos continuarán estudiando el clima espacial desde la Tierra con instrumentos terrestres, así como con la flota de naves espaciales de heliofísica de la NASA. pero las misiones futuras proporcionarán nuevos puntos de vista.

"Por último, se necesitan más datos y esperamos obtener algunos de Parker Solar Probe, ya que va tan cerca del sol, donde estas partículas nocivas se aceleran a altas energías, ", Dijo Mays." Tenemos suposiciones de cómo funciona esta aceleración que van en los modelos, pero las mediciones de Parker realmente ayudarían a mejorar nuestras teorías ".

Ya, El Instrumento Detector de Evaluación de Radiación a bordo del Curiosity Rover ha estado midiendo la radiación de alta energía en la superficie marciana, datos que ayudan a los científicos a comprender a cuánta radiación estarán expuestos los humanos cuando visiten el planeta rojo. El Programa de Satélites Ambientales Operacionales Geoestacionarios conjunto de la NASA y la NOAA ha estado midiendo las mediciones de partículas energéticas para los astronautas actuales desde la década de 1980. Los instrumentos para estudiar la radiación de partículas también estarán a bordo de futuros vuelos y el Lunar Orbital Platform-Gateway, el puesto avanzado propuesto para orbitar la luna.

"Los futuros vehículos de exploración humana del espacio profundo brindan no solo la capacidad de proteger a la tripulación a bordo, pero al mismo tiempo hacer nuevos experimentos científicos, "dijo Antti Pulkkinen, científico del Goddard Space Flight Center de la NASA. "Servirán para este doble propósito".

Estas mediciones beneficiarán más que la previsión meteorológica espacial. También nos ayudarán a comprender cosas más cercanas a casa, como la luna.

Nueva visión de la luna

Sin duda, regresar a la luna abrirá nuevas puertas para comprender a nuestro vecino más cercano en el espacio. Después de todo, No fue hasta que pisamos la luna por primera vez que pudimos comprender sus orígenes. Hoy todavía estamos descubriendo cosas nuevas y misiones de la NASA como la Aceleración, Reconexión, Turbulencia, y la electrodinámica de la interacción de la luna con el sol, ARTEMIS, están descubriendo nuevos conocimientos sobre la tenue atmósfera de la luna.

La luna es De hecho, no sin aire. Tiene una fina capa atmosférica, la exosfera, compuesta principalmente de hidrógeno, helio, neón y argón, se extiende a unas cien millas sobre la superficie. Mezclada en el borde superior de la exosfera hay una capa secundaria tenue y efímera, la ionosfera, creada por la luz solar que energiza los átomos de la exosfera.

"La ionosfera es un millón de veces menos densa que la ionosfera de la Tierra, por lo que es realmente difícil medir directamente esas partículas cargadas, "dijo Jasper Halekas, Científico de ARTEMIS en la Universidad de Iowa en Iowa City, y autor principal de un nuevo estudio de la ionosfera de la luna.

Usando una nueva técnica para analizar datos de ARTEMIS, Halekas y su equipo pudieron medir la ionosfera directamente. Observaron que la ionosfera se agrandaba cada luna llena y se acoplaba con la ionosfera de la Tierra, lo que significa que es probable que las partículas cargadas puedan viajar de un lado a otro entre las ionosferas de los dos cuerpos.

"La presencia de la luna en realidad puede afectar la magnetosfera de la Tierra, ", Dijo Halekas." De hecho, podría perturbar el entorno local ".

Nuevas misiones a la luna permitirían el estudio de la ionosfera y exosfera desde la superficie, dándonos una mejor comprensión de ese acoplamiento y cómo nuestra atmósfera puede estar vinculada con la de la luna.

Los nuevos resultados también podrían ayudarnos a comprender mejor cómo se crean y mantienen las atmósferas en los cuerpos pequeños.

"La misma técnica podría aplicarse a muchos otros cuerpos del sistema solar, que debería tener una atmósfera tenue como la de la luna, "Halekas dijo." Esto incluiría:lunas alrededor de los planetas exteriores, grandes cuerpos en el cinturón de asteroides, cosas en el cinturón de Kuiper, e incluso objetos fuera del sistema solar ".

Partiendo con confianza

Es difícil predecir los descubrimientos que se harán a medida que la humanidad viaje a la luna y a Marte, aunque ciertamente serán innumerables. Lo que es seguro es el papel protagónico que desempeñará la heliofísica para ayudarnos a llegar allí. Estudiar heliofísica y clima espacial es invaluable para proteger a nuestros astronautas y activos en el espacio. Y, indudablemente, este viaje a través del sistema solar nos ayudará a descubrir nuevos descubrimientos sobre la heliosfera que llamamos hogar, haciendo que las carreteras del espacio sean más seguras para las futuras generaciones de exploradores espaciales.