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En la víspera de Navidad pasada, la NASA estadounidense alcanzó un logro que hasta hace poco parecía imposible. Viajando con una impresionante velocidad de casi 700.000 kilómetros por hora, equivalente a 0,064% de la velocidad de la luz, su misión espacial Parker Solar Probe (PSP) casi tocó el Sol. Así, esta nave se convirtió en el objeto artificial más rápido de la historia. Al mismo tiempo, se acercó a nuestra estrella a tan solo 6,1 millones de kilómetros, sumergiéndose profundamente en la corona solar, donde las temperaturas alcanzan los infernales 2 millones de Kelvin. La distancia que separaba a la nave de la superficie solar representa apenas el 4 % de la distancia entre la Tierra y el Sol.
Este logro de la NASA es trascendental y marcará para siempre a la ciencia. Actualmente, el Sol se encuentra en el máximo de su ciclo de actividad no. 25 por lo que la misión PSP pudo realizar mediciones científicas únicas que transformarán nuestra comprensión del Sol y de los fenómenos que ocurren en él. Este éxito requirió seis años y siete encuentros cercanos con Venus, pero toda la historia tiene raíces mucho más profundas: desde la concepción de la idea hasta el lanzamiento de la misión PSP pasaron seis décadas.
Visualización artística de la misión PSP en la cercanía del Sol. Fuente: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben.
Historia de la misión PSP
La idea de una misión que estudiara el Sol y su entorno desde cerca surgió por primera vez en 1958 en un informe del grupo Fields and Particles Group del Comité Científico para el Espacio de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. Este grupo se fundó con el propósito de investigar campos magnéticos, partículas y procesos energéticos en el espacio. El informe propuso varias misiones espaciales revolucionarias, incluida una que se acercaría al Sol a una distancia menor que el radio de la órbita de Mercurio, permitiendo mediciones de las propiedades de las partículas y los campos magnéticos en las proximidades de nuestra estrella.
El proyecto quedó en suspenso por mucho tiempo debido a los elevados costos previstos. El desarrollo y lanzamiento de la misión requerían tecnologías avanzadas que aún estaban en sus primeras etapas. Los costos estimados ascendían a varios miles de millones de dólares (de la época), principalmente debido a la necesidad de desarrollar nuevos materiales para el escudo térmico, una mayor autonomía para la nave y garantizar comunicaciones a grandes distancias.
Lanzamiento de la misión PSP. Fuente: Wikipedia.
A finales de la década de 1990, la NASA desarrolló un concepto de misión más asequible llamado Solar Probe y, después de 2010, Solar Probe Plus. En mayo de 2017, la misión fue renombrada como Parker Solar Probe en honor al astrofísico Eugene Newman Parker, quien en 1958 publicó la primera teoría sobre la existencia del viento solar.
Durante su lanzamiento el 12 de agosto de 2018, la misión llevó, además de instrumentos científicos, fotografías de Parker y una copia de su artículo en el que el legendario científico fundamentó matemáticamente la existencia del viento solar y predijo sus propiedades. Con este gesto simbólico, la NASA rindió homenaje al extraordinario aporte de Parker a la ciencia, subrayando la importancia de sus investigaciones, que sentaron las bases para la comprensión moderna de la actividad solar y el clima espacial.
El 29 de octubre de ese mismo año, la misión PSP se acercó al Sol a 42,73 millones de kilómetros, rompiendo el récord establecido por la sonda Helios 2 en 1976. Así, la PSP inauguró con su primer viaje una nueva era en la exploración del Sol y sus secretos.
Órbita
Desde su lanzamiento hasta la fecha, la misión Parker Solar Probe se ha acercado al Sol en 22 ocasiones, cambiando su órbita en siete oportunidades, siempre con la ayuda de Venus. Durante estos sobrevuelos, la PSP utilizó la atracción gravitatoria del planeta para reducir su velocidad relativa al Sol, lo que le permitió acercarse gradualmente a nuestra estrella. Desde diciembre del año pasado, la PSP orbita el Sol en una trayectoria muy alargada, acercándose a tan solo 6 millones de kilómetros, equivalente a 8,5 radios solares.
La distancia de la misión PSP al Sol (curva azul) y su velocidad (curva naranja) desde 2018 hasta el final de la misión en 2025. Fuente: Wikipedia.
Los científicos tienen previstos dos encuentros más cercanos con el Sol, previstos para marzo y junio de este año. Después de junio, la PSP continuará su trayectoria actual realizando mediciones hasta que se quede sin combustible. Incapaz de realizar correcciones orbitales ni mantener su orientación con respecto al Sol, eventualmente dejará de enviar datos. Es probable que la PSP se queme, mientras que su escudo térmico podría continuar orbitando el Sol durante millones de años.
Desafíos del calor y la distancia
El 24 de diciembre pasado, la PSP estaba 24,6 veces más cerca del Sol que la Tierra, lo que significa recibir 600 veces más luz. Este fue un desafío importante para la NASA. Para proteger los valiosos y extremadamente sensibles instrumentos de la sonda, los ingenieros diseñaron un escudo térmico especial. Se trata de una estructura hexagonal que debe estar siempre orientada hacia el Sol. El escudo tiene un diámetro de 2,3 metros y un grosor de 11,4 cm. Está hecho de materiales especiales que pueden calentarse hasta 1370 grados Celsius, mientras que los instrumentos científicos en la sombra del escudo permanecen a una temperatura cómoda de 29 grados Celsius. Sin este escudo, los instrumentos fallarían en unas pocas décimas de segundo.
Comparación de los tamaños aparentes del Sol desde una distancia de 6,1 millones de kilómetros (izquierda) y desde la Tierra (derecha). Fuente: Wikipedia.
Dada la enorme distancia, las señales de radio desde la Tierra tardan ocho minutos en llegar a la sonda. Así, la PSP es una misión muy autónoma, capaz de reconocer ciertas situaciones potencialmente peligrosas y responder de manera adecuada. Algunos expertos de la NASA la han calificado como la nave más autónoma jamás lanzada al espacio.
Los encuentros cercanos de la misión con el Sol tienen otra consecuencia interesante. La PSP tiene dos sistemas de generación de energía que permiten su funcionamiento. Las celdas solares primarias se «ocultan» en la sombra del escudo térmico a distancias menores de 0,25 unidades astronómicas, mientras que pequeñas celdas secundarias, continuamente enfriadas por un fluido especial, suministran energía a la sonda.
Objetivos científicos y descubrimientos inesperados
Los científicos tienen grandes esperanzas puestas en la misión Parker Solar Probe, ya que sus datos podrían resolver algunos de los enigmas más antiguos sobre el Sol. La PSP recopila datos en la corona solar que permiten estudiar las propiedades físicas de la medio en ella. Con estos datos, los astrónomos analizan la estructura y dinámica del campo magnético coronal y buscan comprender los procesos responsables de la alta temperatura de la corona solar, la aceleración del viento solar y las partículas de alta energía.
El primer avance se produjo el 6 de noviembre de 2018, cuando los científicos detectaron en los datos de la PSP las llamadas reversiones magnéticas: cambios repentinos del campo magnético solar que el viento solar transporta a través del espacio interplanetario.
En diciembre de 2019, los científicos reportaron la detección de fluctuaciones de corta duración pero muy intensas en el campo magnético del Sol, que resultaron ser las llamadas ondas de Alfvén. Estas ondas son fundamentales para comprender los mecanismos que calientan la corona solar.
Más tarde, la PSP descubrió una zona que se extiende a 5.6 millones de kilómetros del Sol, donde, a diferencia del resto del Sistema Solar, no existe polvo cósmico, ya que la radiación solar lo destruye fácilmente.
La imagen de la corona solar (a la izquierda), la Vía Láctea y seis planetas del Sistema Solar tomada por WISPR el 7 de junio de 2020. Fuente: Wikipedia.
La PSP también ha traído descubrimientos inesperados. Durante el tercer sobrevuelo de Venus el 11 de julio de 2020, los científicos, utilizando la cámara WISPR, midieron la velocidad de las nubes que cubren la superficie del planeta. Sin embargo, WISPR los sorprendió al capturar imágenes de parte de la superficie debajo de las nubes. Estas imágenes de 2020 y 2021 revelaron que la caliente superficie de Venus emite débilmente en luz roja e infrarroja cercana, lo que permitió identificar formaciones geológicas como cadenas montañosas, llanuras y mesetas. Los científicos esperan que las imágenes de WISPR revelen información sobre la geología, mineralogía y evolución de Venus. En las imágenes de la PSP, los científicos también han descubierto 20 cometas previamente desconocidos, en su mayoría de la familia Kreutz, clasificados como cometas heliorasantes.
Imagen de Venus tomada en 2020 por PSP. Fuente: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory/Guillermo Stenborg and Brendan Gallagher.
La Parker Solar Probe sigue empujando los límites de la exploración, revelando los secretos del Sol y cambiando nuestra comprensión de su influencia en el sistema solar. Cada atrevido viaje a la corona solar trae descubrimientos revolucionarios que inspiran y allanan el camino para futuras investigaciones del Sol. Así, la PSP simboliza la ingeniosidad humana y nuestro deseo de descubrir lo desconocido.
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