NASA y el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales, o KASI, se están preparando para probar una nueva forma de ver el sol, alto sobre el desierto de Nuevo México.

Un globo, lo suficientemente grande como para abrazar un campo de fútbol, ​​está programado para despegar no antes del 26 de agosto de 2019, llevando debajo un visor solar llamado BITSE. BITSE es un coronógrafo, una especie de telescopio que bloquea el rostro brillante del Sol para revelar su atmósfera más tenue, llamado la corona. Abreviatura de Investigación transportada por globos de la temperatura y la velocidad de los electrones en la corona, BITSE busca explicar cómo el Sol escupe el viento solar.

El viento solar es la corriente de partículas cargadas que sopla constantemente desde la atmósfera exterior del Sol. lavando todo el sistema solar. Si bien los científicos generalmente saben dónde se forma, exactamente cómo lo hace sigue siendo un misterio. Pero descubrir la naturaleza del viento solar es clave para predecir cómo viajan las erupciones solares. El viento solar es un poco como un tobogán de agua:su flujo determina cómo una tormenta solar atraviesa el espacio. Algunas veces, las tormentas chocan contra el campo magnético de la Tierra, provocando perturbaciones que pueden interferir con los satélites y los sistemas de comunicaciones cotidianos, como la radio o el GPS.

Una colaboración entre la NASA y KASI, BITSE demuestra una nueva forma de estudiar el viento solar. Mientras que los coronógrafos estándar capturan la densidad de la corona, BITSE también mide la temperatura y la velocidad de los electrones en el viento solar para ayudar a comprender las poderosas fuerzas que los aceleran a velocidades de 1 millón de millas por hora. El vuelo en globo de BITSE es un paso clave en la prueba y desarrollo de este instrumento, y ayudará al equipo de científicos e ingenieros a ajustar su tecnología para futuros vuelos espaciales.

"Este es un coronógrafo capaz de medir estas tres propiedades, todo lo cual necesita para comprender cómo se forma y acelera el viento solar, "dijo Nat Gopalswamy, Investigador principal de BITSE en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Al mejorar los coronógrafos, BITSE fomenta nuestra comprensión de la corona en sí, la fuerza impulsora detrás de la materia solar que llena el espacio alrededor de la Tierra, mejorando en última instancia nuestra capacidad para pronosticar el clima en el espacio.

Volando al borde de la atmósfera

Antes del lanzamiento, en las primeras horas de la mañana, técnicos del sitio de campo de Columbia Scientific Balloon Facility de la NASA en Fort Sumner, Nuevo Mexico, preparará el globo para el vuelo, llenando parcialmente el sobre de plástico grande con helio. El globo está hecho de polietileno, el mismo material del que están hechas las bolsas de la compra, y tiene el grosor de una bolsa de plástico para sándwich. pero mucho más fuerte. A medida que el globo se eleva por encima de la superficie y la presión atmosférica cae, el gas en el globo se expande y se hincha.

BITSE serpenteará hacia arriba hasta que esté a unas 22 millas sobre el suelo. Allí, costará, tomando fotografías de la atmósfera hirviente del Sol. Para el final del día, habrá recopilado hasta 64 gigabytes de datos, lo que equivale a 40 largometrajes.

El viaje de BITSE hacia el cielo comenzó con un eclipse. Los coronagramas funcionan imitando los eclipses; como la luna, un disco de metal, llamado ocultador, bloquea el sol, trayendo la corona al centro de atención. Durante el 21 de agosto, 2017, Eclipse solar total, Gopalswamy y su equipo probaron partes clave del instrumento en Madrás, Oregón. En solo dos minutos de totalidad, tomaron 50 imágenes y demostraron los desafíos y ventajas de utilizar la técnica particular de su instrumento.

Ahora, el equipo ya no se limita a una investigación apresurada a la sombra de la Luna. Un globo llevará su instrumento al borde de la atmósfera, donde volará durante al menos seis horas. Los globos ofrecen una forma económica de acceder a esta región, permitiendo a los científicos hacer mediciones y realizar pruebas que no pueden desde el suelo. Allí, BITSE puede recopilar sus imágenes con mucha menos luz de fondo que desde el suelo, que interfiere con las observaciones de la corona tenue.

Un nuevo tipo de coronógrafo

BITSE combina varias tecnologías importantes. Primero, el instrumento está construido con una sola etapa de ocultación. Luego, hay una cámara especial que captura luz polarizada, ondas de luz que se mueven en ciertas direcciones. Los científicos usan estas fotos para trazar la densidad de electrones, o cuántos electrones hay en la corona y dónde.

Los coronógrafos típicos usan una rueda que pasa por los filtros polarizadores, cada uno orientado a diferentes ángulos, y combinan las imágenes para obtener la luz polarizada. La cámara de polarización de BITSE analiza las observaciones píxel a píxel, haciendo que el proceso sea más confiable al reducir el número de partes móviles.

"Pegamos toda la hoja de micropolarizadores en la parte superior del detector de la cámara, entonces no necesitamos la rueda de polarización, "dijo Qian Gong, Ingeniero líder en óptica de BITSE en Goddard.

BITSE también tiene una rueda de filtros, que bloquea toda la luz de la corona excepto cuatro longitudes de onda específicas. Las proporciones de estas diferentes longitudes de onda proporcionan a los científicos la temperatura y la velocidad de los electrones en la corona, medidas que no pueden obtener desde el suelo, incluso durante un eclipse. Al centrarse en una porción de la corona no estudiada previamente que es clave para la formación del viento solar, los científicos esperan reunir nuevas pistas sobre sus orígenes. Un día, una versión de BITSE podría realizar estas mediciones desde el espacio, extendiendo su tiempo de observación de horas a meses.

Más de 22 millas sobre la superficie, BITSE se elevará por encima del reino de los pájaros, aviones, clima, y el mismo cielo azul. La altitud presenta desafíos únicos, Dijo Gong. Ciertos elementos de diseño son específicos del vuelo en globo, como la óptica sensible a la temperatura de BITSE. Un sistema térmico a bordo garantizará que BITSE no se enfríe demasiado durante su ascenso. Incluso el pegamento que utilizaron en los filtros de polarización se seleccionó cuidadosamente para proporcionar un buen adhesivo y resistir las temperaturas esperadas. Un cambio de unos pocos micrones (un cabello humano promedio mide 75 micrones de ancho) en respuesta al frío de la atmósfera superior podría afectar sus datos. Ella explicó, ya que cada píxel tiene 7.5 micrones de ancho.

A alturas tan elevadas, el cielo es más oscuro; donde la atmósfera es tenue, hay pocas partículas de aire para dispersar la luz. Comparado con el suelo estas son condiciones mucho mejores para un coronógrafo. Todavía, el borde de la atmósfera es más brillante que el espacio.

"El brillo del cielo limita fundamentalmente lo que podemos ver, e impulsa nuestra necesidad de ir al siguiente paso:observaciones desde el espacio, ", Dijo el científico solar de Goddard, Jeff Newmark. Juntos, Gopalswamy y Newmark lideran el equipo que envía BITSE al cielo, un paso más cerca del espacio, donde no haya luz de fondo que interfiera.

Una verdadera misión colaborativa, BITSE presenta amplias contribuciones tanto de la NASA como de KASI. La NASA proporcionó la óptica principal, mecánico, señalando comunicaciones, y montajes de góndolas, así como la gestión general y el lanzamiento de la misión, mientras que KASI proporcionó la rueda de filtros, equipo de instrumentos y sistema de cámara, entre otras contribuciones.

Altos objetivos

Al final del vuelo de BITSE, Los técnicos en el sitio de campo de Fort Sumner enviarán comandos de terminación, iniciando una secuencia que separa el instrumento y el globo, despliega el paracaídas del instrumento, y pincha el globo. Un avión que vuela en círculos vigilará los momentos finales del globo, y retransmitir la ubicación de BITSE. Horas después, lejos de donde empezó, el coronógrafo se lanzará en paracaídas al suelo. Una tripulación se internará en el desierto para recuperar tanto el globo como el BITSE al final del día.

Los datos del vuelo de BITSE serán útiles para los modelos que utilizan los científicos para predecir el clima espacial. Pero el equipo buscará el vuelo para validar el diseño y el rendimiento de BITSE en un entorno de espacio cercano. Desde su campaña de campo observando el eclipse solar de agosto de 2017 hasta el vuelo en globo de este año y, finalmente, vuelo espacial, el equipo ha seguido poniendo sus miras cada vez más altas.