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    Descubriendo ciencia adicional con la nave espacial magnetosférica multiescala de la NASA

    Ilustración de una nave espacial de misión magnetosférica multiescala. Crédito:NASA

    Las cuatro naves espaciales magnetosféricas multiescala están saliendo de su elemento. La nave espacial acaba de completar un breve desvío de su ciencia de rutina, observando los procesos dentro del entorno magnético de la Tierra, y en su lugar se ha aventurado fuera de él. estudiar algo para lo que no fueron diseñados originalmente.

    Por tres semanas, MMS estudió el viento solar, la corriente de partículas cargadas supersónicas lanzadas alrededor del sistema solar por el Sol, para comprender mejor lo que se conoce como turbulencia en los plasmas. el calentado, gases electrificados que constituyen el 99 por ciento de la materia ordinaria del universo. La turbulencia es el movimiento caótico de un fluido. Aparece en la vida cotidiana en todas partes, desde los remolinos de un río hasta el humo de una chimenea, pero es increíblemente difícil de estudiar porque es muy impredecible y sigue siendo una de las disciplinas menos comprendidas de toda la física. La minicampaña proporcionará a los científicos una vista cercana e in situ para ampliar las fronteras del campo.

    Pero para tomar estas medidas innovadoras, MMS tuvo que operar de una manera completamente nueva, y los científicos e ingenieros de MMS diseñaron una forma inteligente para permitir que la nave espacial estudiara el viento solar con una precisión sin precedentes. probar los límites y la versatilidad de las capacidades de MMS.

    Abriendo nuevas puertas

    La misión Magnetosférica Multiescala, MMS, se lanzó en 2015 para estudiar la reconexión magnética:el chasquido explosivo y la forja de líneas de campo magnético, que arroja partículas de alta energía alrededor de la Tierra. MMS fue construido con instrumentos de última generación que toman medidas con una resolución casi 100 veces mejor que los instrumentos anteriores. Después de dos años de estudiar la reconexión magnética en el entorno magnético de la Tierra, la magnetosfera, en el lado diurno, MMS alargó su órbita para comenzar a buscar la reconexión detrás de la Tierra, lejos del Sol, donde se cree que enciende las auroras.

    Dado que MMS ha completado sus objetivos de misión originales, ahora está tomando tiempo en su misión extendida para abordar algunos nuevos objetivos científicos. Entendiendo la turbulencia, que es uno de los principales objetivos científicos de la NASA, es la primera minicampaña que MMS planea emprender.

    "Nos gustaría hacer muchas de estas minicampañas en el futuro si esta tiene éxito, que ya se perfila como, "dijo Bob Ergun, investigador del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial en Boulder, Colorado, quien encabeza la nueva campaña. "MMS es muy observatorio muy poderoso con instrumentos increíblemente sensibles y estamos tratando de maximizar su uso para estudiar estas otras ciencias prioritarias ".

    Esta infografía compara la orientación y formación normal de las cuatro naves espaciales MMS con la orientación y formación para la primera minicampaña de la misión para estudiar la turbulencia en el viento solar. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith

    Pensando fuera de la magnetosfera

    Estudiar el viento solar se hace mejor desde el viento solar, pero la mayor parte del tiempo las cuatro naves espaciales MMS orbitan dentro o en el borde de la magnetosfera de la Tierra, donde el campo magnético crea un amortiguador que protege a la nave espacial del viento solar. De vez en cuando, sin embargo, ajustes orbitales de rutina, utilizado para mantener la órbita alargada de MMS, tómalo bien afuera. Este año, un impulso a la órbita de la nave espacial está sacando completamente a MMS del entorno magnético de la Tierra y más allá del arco de choque, una región donde el viento solar supersónico golpea la magnetosfera de la Tierra. A tal distancia MMS pasa a través del propio viento solar, lo que permite una ventana de tiempo para estudiar la turbulencia de la región.

    Estudiar el viento solar no es como estudiar la reconexión magnética, pero se puede hacer con los mismos instrumentos que miden campos magnéticos y eléctricos. MMS está equipado con algunos de los instrumentos más precisos jamás volados en el espacio, pero para utilizarlos en el estudio del viento solar, primero es necesario realizar algunos ajustes.

    Normalmente, MMS vuela en una formación en forma de pirámide llamada tetraedro, lo que permite que las cuatro naves espaciales estén igualmente separadas. Mientras volaban a través del viento solar, en cambio, las naves espaciales estaban dispuestas en lo que los científicos llaman un "collar de perlas". Volando perpendicular al viento la nave espacial siguió una tras otra, cada uno de ellos se desplazó a distancias de 25 a 100 kilómetros (alrededor de 15,5 a 62 millas) de su vecino. Esto permite a los científicos ver cuánto varía el viento solar en diferentes distancias.

    Sin embargo, a medida que la nave espacial viaja a través del viento solar supersónico, crean una estela detrás de ellos, como un barco. Esta estela no es una característica natural del viento solar, por lo que los científicos de MMS quieren evitar tener sus instrumentos, que giran al final de largos auges, arrastrado a través de él. Para realizar mediciones precisas sin el estorbo de la estela, las naves espaciales se inclinaron 15 grados cada una. La inclinación levanta los brazos giratorios de viajar detrás de la nave espacial a través de la estela.

    Este ángulo permite a los científicos obtener mejores datos, pero tiene un costo. Como resultado de la inclinación, la matriz solar no recibe tanta luz, lo que significa que la potencia de la nave espacial se reduce en unos pocos vatios cada una. La inclinación también ejerce tensión térmica en la nave espacial, ya que la parte superior de cada uno se calienta más que la parte inferior. Sin embargo, para una campaña corta, estos efectos no afectarán permanentemente a la nave espacial.

    Nave espacial vieja, Nuevos trucos

    Los datos recopilados por MMS en esta campaña serán algunas de las mediciones más precisas de turbulencia en el viento solar jamás realizadas. La investigación también complementará el trabajo realizado por Parker Solar Probe de la NASA, que vuela a través de la atmósfera del Sol estudiando los orígenes del viento solar. Mientras que Parker Solar Probe mide la turbulencia inicial en el viento solar, MMS midió las secuelas cuando llega a la Tierra.

    "Casi todos los plasmas astrofísicos que miramos alrededor del Sol, estrellas, agujeros negros, discos de acreción, chorros, son todos extremadamente turbulentos, por lo que al comprenderlo alrededor de la Tierra lo entendemos en otros lugares, "Dijo Ergun.

    En última instancia, esta minicampaña también servirá como un caso de prueba de lo que MMS es capaz de hacer en el futuro. Aprender los matices de las formaciones y los ángulos de inclinación de MMS permitirá a los científicos comprender mejor la gama de habilidades de MMS, lo que también puede abrir la puerta a otro tipo de campañas científicas.


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