Hay muchas razones por las que la NASA está llevando a cabo la misión Artemis de llevar astronautas a la luna para 2024:es una forma crucial de estudiar la luna y allanar un camino seguro hacia Marte. Pero también es un gran lugar para aprender más sobre la protección de la Tierra, que es solo una parte del sistema Sol-Tierra más grande.

Los heliofísicos, científicos que estudian el Sol y su influencia en la Tierra, también enviarán sus propias misiones a la NASA como parte de Artemisa. Su objetivo es comprender mejor el complejo entorno espacial que rodea nuestro planeta, gran parte del cual es impulsado por nuestro sol. Cuanto más entendemos ese sistema, cuanto más podamos proteger la tecnología espacial, comunicaciones por radio, y redes de servicios públicos de la ira de nuestra estrella más cercana.

Aquí hay cinco razones por las que los heliofísicos están entusiasmados con las oportunidades lunares.

1. Es un satélite estable

La primera ventaja de la ciencia basada en la Luna se refiere a la fluctuación de los satélites, lo que hace temblar a los científicos espaciales de todos los tipos.

Los satélites son más inestables de lo que piensas. Están hechos de metales que se expanden y contraen con los cambios de temperatura. Llevan telescopios que giran constantemente para apuntar a los objetivos. Disparan propulsores y hacen girar las ruedas de reacción para permanecer en órbita. Cada una de estas maniobras provoca nerviosismo, lo que puede alterar las mediciones que exigen precisión.

Pero la luna, el único satélite natural de la Tierra, es mucho más suave.

"La luna es un lugar agradable y estable, no tiembla ni tiembla como una nave espacial, "dijo David Sibeck, un heliofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Cualquiera que intente realizar mediciones de alta resolución estará feliz de no tener que preocuparse por el jitter".

Un entorno sin fluctuaciones es una ventaja para todas las ciencias espaciales, pero hay bonificaciones adicionales para los heliofísicos que estudian la aurora. Con un promedio de 238, 855 millas de la Tierra, la luna tiene una gran vista de la aurora de la Tierra cuando se mueven hacia el ecuador durante las grandes tormentas geomagnéticas. Además, ya que el mismo lado de la luna siempre mira hacia la Tierra, Los telescopios no necesitan ajustarse tanto. Plantarlos en su superficie, y la luna los mantiene apuntados para ti.

2. Visualización de Prime Eclipse, Bajo demanda

Mucho antes de la era espacial los científicos confiaron en la luna para ayudarlos a estudiar el sol. Los pacientes observadores esperaron los eclipses solares totales, cuando la luna bloquea la superficie brillante del Sol. Solo entonces pudieron ver su tenue atmósfera exterior, conocido como la corona.

Pero las esperas pueden ser largas. Un eclipse solar total ocurre en algún lugar de la Tierra una vez cada 18 meses. Para cualquier ubicación específica, es más como una vez cada cuatro siglos.

"Obtenemos resultados fantásticos de los eclipses, "dijo John Cooper, heliofísico en Goddard. "Pero no los recibimos todos los días".

Pero un telescopio de observación del sol, en el tipo correcto de órbita alrededor de la luna, podría generar eclipses "a pedido". En lugar de esperar a que la luna se mueva a través de la línea de visión de su telescopio, Cooper explica, mueves tu línea de visión detrás de la luna.

"Básicamente, estás usando el filo de la rama lunar contra la oscuridad profunda, cielo negro, "dijo Cooper. Dado que la luna no tiene una atmósfera que distorsione la imagen a través de la cual mirar, las mediciones serían incluso más nítidas que las realizadas en la Tierra.

Desde su órbita cercana, tal telescopio no generaría eclipses solares totales; estudiaría una parte de la extremidad del Sol a la vez. Pero Cooper estima que podría ver las ramas este y oeste del Sol una vez en cada órbita:dos vistas de alta resolución, Todos los días.

3. Está fuera del campo magnético de la Tierra

El clima espacial es una parte de la heliofísica donde la ciencia pura se aplica en tiempo real. Los científicos del clima espacial estudian el Sol, incluida su corriente constante de viento solar, y sus impactos en la Tierra. Estos investigadores aplicados tienen que obtener ese derecho fundamental de la física para mantener seguras nuestras valiosas comunicaciones y satélites GPS. Pero determinar si un satélite está en peligro puede ser complicado.

La seguridad de un satélite depende, en parte, sobre si está dentro o fuera de la magnetopausa de la Tierra. La magnetopausa es una tierra de nadie cambiante donde termina el escudo magnético de la Tierra y comienza la peor parte del clima espacial. Dentro, estás en gran parte a salvo. Fuera de, tu no eres.

Pero ahora mismo, la única forma de saber dónde está ese límite, es volar a través de él.

"A veces hay una fluctuación en los datos, y puedes ver que el límite te cruzó, ", dijo Sibeck." A veces ves diez meneos ".

Pero hay otra forma de encontrar la magnetopausa si puedes alejarte lo suficiente del escudo magnético de la Tierra. Cuando el viento solar golpea la atmósfera de la Tierra justo fuera de la magnetopausa, emite rayos X. Un telescopio de rayos X correctamente colocado podría capturar esa luz y rastrear la ubicación de la magnetopausa.

Por eso Sibeck está en un equipo, dirigido por el científico espacial Brian Walsh en la Universidad de Boston, eso es poner un telescopio de rayos X en la luna.

"Nadie ha tomado estas fotografías globales, y la luna tiene un buen punto de vista desde fuera del campo magnético de la Tierra, "dijo Sibeck.

El generador de imágenes de rayos X heliosférico del entorno lunar, o misión LEXI, se plantarán en la superficie lunar para tomar en tiempo real, imágenes globales de la magnetopausa. El 1 de julio 2019, La NASA anunció que LEXI estará entre las primeras cargas útiles lunares en participar en la misión Artemis. Esperan estar en la superficie de la luna tan pronto como en 2022.

LEXI mide un poco más de una yarda de largo, pero la superficie lunar puede albergar telescopios de rayos X mucho más grandes. Esas son buenas noticias, porque los rayos X son difíciles de enfocar; los telescopios más largos obtienen imágenes con una resolución mucho mayor. El requisito de ser grande ha planteado un problema; algunos satélites simplemente no son lo suficientemente grandes para transportarlos. "Pero en la luna, las cosas pueden ser realmente grandes, "dijo Sibeck.

4. Puedes desenterrar la historia del sol

La respuesta a algunas preguntas en heliofísica yace enterrada en la propia luna.

"La luna es como una cápsula del tiempo, "dijo Steve Clarke, Administrador adjunto adjunto para la exploración de la NASA. "Debido a que se formó al mismo tiempo que la Tierra, tiene la historia del sistema solar en su superficie ".

Durante sus primeros mil millones de años, el Sol probablemente giró más rápido que hoy, disparando un mayor volumen de erupciones solares y electrificando el mismo espacio que formaba los planetas. Pero para saber con certeza cómo fueron esos primeros mil millones de años, necesitamos evidencia de cosas que sucedieron hace mucho tiempo, Hace mucho tiempo.

La luna, que no tiene atmósfera, sin agua líquida, y sin tectónica de placas — proporciona tal registro histórico. Las erupciones solares de hace miles de millones de años dejan huellas intactas en el polvo lunar.

Un artículo reciente analizó el polvo lunar para estudiar la cantidad de volátiles, elementos como sodio y potasio, con puntos de ebullición bajos, que permaneció en las muestras lunares. Estos volátiles son expulsados ​​de la luna cuando las partículas solares energéticas golpean la superficie lunar. Al observar la cantidad de estos elementos que se han agotado con el tiempo, Los científicos vieron los primeros mil millones de años de nuestro Sol en un contexto más amplio. Aunque solía girar más rápido que hoy, en comparación con otros, seguía siendo un "rotador lento, "girando más lento que el 50% de estrellas similares y haciendo erupción con mucha menos frecuencia de lo que debería haberlo hecho.

"Podría haber sido un entorno mucho más duro, "dijo Prabal Saxena, autor principal del estudio y astrónomo en Goddard.

Todavía hay más historia antigua que aprender del polvo lunar. La luna no tiene un campo magnético global, pero puede haberlo tenido en el pasado. Muestras de los polos de la luna, donde la próxima misión Artemisa planea aterrizar, podría mostrar si un campo magnético histórico cambió el patrón de volátiles que quedan.

5. Es un banco de pruebas para Marte

Para los futuros astronautas de la Luna y Marte, el clima espacial requerirá atención constante. El sol deja mucho de qué preocuparse y viaja rápido.

En la Luna, La luz de rayos X de las erupciones solares llega a la superficie en ocho minutos. Eyecciones de masa coronal:nubes gigantes de calor, partículas cargadas:pueden alcanzarlo en un día. Partículas energéticas solares, o SEP, son más raros pero aún más rápidos y peligrosos.

"Los SEP llegan a las 10, 20% la velocidad de la luz, llegando a nosotros en una hora, "dijo Karin Muglach, un físico solar en el Laboratorio de Meteorología Espacial de Goddard. "Estas cosas son como balas".

Porque la luna está a un simple segundo luz de distancia, Los sistemas de alerta en la Tierra deberían servir lo suficientemente bien para proteger a los astronautas en la Luna. "Pero si vas a Marte, la comunicación puede retrasarse bastante, "dijo Muglach.

Probar estos sistemas de protección en las cercanías es una de las razones por las que la NASA va a la Luna antes de ir a Marte.

A la luna y más allá

A medida que la NASA avanza hacia la luna y hacia Marte, abundan las nuevas oportunidades para aprender sobre la conexión Sol-Tierra. Pero no es solo ciencia básica. La influencia del Sol llena el espacio que nos rodea, el mismo espacio que los futuros astronautas tendrán que navegar y comprender.

"No todas las ciencias llegan a tener ese aspecto realmente práctico, "dijo Jim Spann, científico principal del clima espacial en la sede de la NASA en Washington, D.C. "Creo que eso es muy bueno".