Crédito:CNRS
Sprites, elfos jets ... pocas personas saben que los científicos usan habitualmente palabras de otro mundo para describir eventos luminosos transitorios o TLE, destellos de luz que ocurren durante tormentas activas a solo unas pocas decenas de kilómetros sobre nuestras cabezas. Pocas personas también saben que las tormentas pueden actuar como aceleradores de partículas generando ráfagas muy breves de rayos X y rayos gamma. Pero, ¿cuáles son los procesos y mecanismos físicos detrás de estos fenómenos descubiertos hace apenas 30 años? ¿Tienen impacto en la física y la química de la atmósfera superior, el medio ambiente o incluso los humanos? Tales son las interrogantes a las que se enfrenta el satélite francés Taranis que estará en el aire durante la noche del 16 al 17 de noviembre sobre un lanzador Vega del Centro Espacial de Guayana. una misión totalmente francesa en la que participan científicos investigadores del CNES, el centro nacional de investigaciones científicas CNRS, la comisión de energía atómica y energías alternativas CEA y varias universidades francesas.
Los TLE y los destellos de rayos gamma terrestres (TGF) se ven en todo el mundo donde ocurren las tormentas. Pero como no sabemos lo suficiente sobre ellos, no figuran en la caja de herramientas de los climatólogos y meteorólogos. ¿Están implicados en el creciente número de fenómenos meteorológicos extremos? Si es así, se podrían modelar y factorizar en pronósticos en tiempo real. Aunque Taranis es ante todo un satélite de investigación fundamental, los datos que se espera que proporcionen sobre los mecanismos térmicos y climáticos de la Tierra podrían servir para aplicaciones más operativas como la climatología y la predicción meteorológica.
Elfos sprites, halos de sprites, chorros azules e incluso duendes o gnomos son solo algunos de los nombres caprichosos que se le dan a la gama de fenómenos de la familia genérica de los TLE, un léxico poético que contrasta marcadamente con su violencia. Estos eventos efímeros en la atmósfera superior ocurren entre las cimas de las nubes de tormenta y una altitud de 90 kilómetros. Fue predicho por primera vez en 1920, su existencia no se confirmó hasta la década de los noventa. Desde entonces, han sido registrados por numerosas observaciones terrestres y espaciales. Los elfos toman la forma de un resplandor de luz en expansión, que aparece a una altitud de 90 kilómetros y no dura más de un milisegundo; una tormenta activa puede producir miles de ellos en el espacio de unas pocas horas. Ocurriendo entre 40 y 90 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, los sprites tienen una estructura compleja de ramas y zarcillos y pueden durar hasta 10 milisegundos. Los chorros azules aparecen en la parte superior de las nubes de tormenta y se propagan a altitudes de hasta 50 kilómetros. De vez en cuando, Los chorros "gigantes" pueden propagarse hasta 90 kilómetros.
Los TGF fueron observados científicamente por primera vez en 1994 por el Observatorio de Rayos Gamma de Compton (CGRO), una nave espacial de la NASA desplegada desde el transbordador espacial estadounidense Atlantis. En determinadas condiciones, las tormentas generan una ráfaga muy corta de fotones gamma. Los TGF se consideraron durante un tiempo una ocurrencia rara que acompañaba a los sprites; ahora sabemos que son generados por la actividad eléctrica en las nubes. Por falta de los instrumentos adecuados, el satélite italiano AGILE (2007) y el telescopio espacial estadounidense Fermi (2008) no pudieron confirmar completamente las hipótesis actuales sobre los mecanismos que las generan o estimar su número. Por lo tanto, Taranis aportará nuevos conocimientos sobre cómo se generan y su impacto de radiación, que nunca se ha medido antes.
En Francia, La agencia de energía atómica CEA dirigió por primera vez su atención a estos eventos transitorios y su impacto en 1993. El 9 de diciembre de 2010, el proyecto obtuvo el visto bueno oficial de la Junta Directiva del CNES. Taranis es una misión totalmente francesa con objetivos científicos establecidos por laboratorios de investigación franceses. Además de CEA, El CNRS participa estrechamente a través de varios de sus laboratorios de investigación afiliados1:el laboratorio de física y química ambiental y espacial LPC2E está coordinando el desarrollo de la carga útil científica, es responsable del centro de misión científica y aporta instrumentos; el instituto de investigación en astrofísica y planetología del IRAP, las atmósferas LATMOS, el laboratorio de observaciones espaciales y ambientales y el laboratorio de cosmología y astropartículas de APC están contribuyendo a la carga útil.
Ilustración del TARANIS. Crédito:CNES / ill. / SATTLER Oliver, 2012
Otros instrumentos sobre Taranis incluyen contribuciones externas de la Universidad de Stanford y el Centro de Vuelo Espacial Goddard (GSFC) en los Estados Unidos, el Instituto de Física Atmosférica (IAP) y la Universidad Charles en la República Checa y el Centro de Investigación Espacial de la Academia Polaca de Ciencias (CBK).
Taranis se ve algo diferente, en lugar del aislamiento Mylar aluminizado o dorado que se usa tradicionalmente en los satélites, se recubre con una pintura especial en blanco y negro. Esto no es solo atención a los detalles estéticos, el propósito de la pintura es evitar interferir con el campo eléctrico circundante y evitar que la luz reflejada interrumpa los sensores ópticos. Una característica menos visible pero clave es el diseño original de su carga útil, compuesto por ocho instrumentos operados como una sola unidad gracias a MEXIC, el cerebro de Taranis que alimenta y sincroniza los instrumentos y gestiona la carga útil, ejecuta la estrategia de activación para capturar un evento e incluso maneja la transferencia de datos seleccionados a la memoria masiva.
La carga útil de Taranis de cerca:
For two to four years, Taranis will scan regions of the sky where storm activity is intense and the probability of seeing TLEs and/or TGFs high. While it may be a national program, its results are eagerly awaited by the wider international scientific community. In atmospheric chemistry and physics, environmental science, climatology, high-energy astrophysics and many more fields besides, Taranis is set to reveal new insights—and science efforts won't end there, as the mission will undoubtedly pave the way for future investigations.
