El vuelo del Solar Orbiter.

La sonda Solar Orbiter.

La órbita del Orbitador Solar muestra los polos del Sol. Crédito: ESA.

La sonda Solar Orbiter circunvolará nuestra estrella, el Sol, para observarla de cerca. Tomará las primeras imágenes directas de sus polos, al tiempo que estudiará la heliosfera interior, es decir, la región que rodea el Sol como una burbuja y que forma la corriente de partículas energéticas liberadas con el viento solar.

En su acercamiento máximo, Solar Orbiter se situará a unas 42 millones de kilómetros del Sol, aproximándose a este aún más que Mercurio, el planeta abrasado, a un cuarto de la distancia media entre la Tierra y nuestro astro rey y más cerca de lo que jamás haya llegado una nave europea. 

Para alcanzar esta órbita única en el centro del sistema solar y desviarse hacia los polos de nuestra estrella en lugar de orbitarla en un plano “plano” como hacen los planetas, los equipos del control de la misión en Darmstadt (Alemania) han diseñado una compleja ruta.

Una vista artificial Proba-2 del polo norte solar. Crédito: ESA / Real Observatorio de Bélgica.

Despliegue de Solar Orbiter.

La visualización que muestra los propulsores ajusta la actitud de Solar Orbiter antes de que los paneles solares se implementen después del lanzamiento. El despliegue ocurre en dos etapas: la primera parte tiene lugar aproximadamente cinco minutos después de la separación y es accionada por resorte, desplegando los paneles solares hasta aproximadamente el 40% en cuatro minutos. La segunda parte está motorizada y extenderá completamente los paneles solares. Esta parte lleva unos diez minutos. Los paneles solares se desplegarán completamente unos 40 minutos después de la separación de la nave espacial. Solar Orbiter es una misión de la ESA con una fuerte participación de la NASA. Su misión es realizar observaciones en primer plano sin precedentes del Sol y desde las altas latitudes, proporcionando las primeras imágenes de las regiones polares inexploradas del Sol e investigando la conexión Sol-Tierra. El lanzamiento está actualmente programado para el 5 de febrero de 2020 desde Cabo Cañaveral, Florida, EE. UU. Crédito: ESA / ATG medialab.

Está previsto que Solar Orbiter despegue desde Cabo Cañaveral (Florida, EE. UU.) a bordo de un cohete Atlas V 411 suministrado por la NASA a principios de febrero. Una vez que se haya separado del vehículo de lanzamiento, tendrá lugar una secuencia de activación automática de 22 minutos tras la cual el equipo de control tomará las riendas para dar comienzo a la fase de lanzamiento y órbita temprana (LEOP).

Esos primeros momentos de la vida de una misión son críticos: es ahí cuando despierta la nave, extiende sus paneles y los equipos en tierra comprueban su estado tras los rigores del lanzamiento.

Algunos de los componentes de los instrumentos científicos de Solar Orbiter se encuentran en un brazo de 4,4 metros de longitud, alejados del cuerpo de la nave y sus posibles interferencias. Este brazo debe desplegarse antes de que se enciendan ciertos propulsores químicos, que podrían contaminar los instrumentos durante las maniobras.

Visualización que muestra el despliegue de varios brazos / antenas en la nave espacial Solar Orbiter. Inicialmente, se despliega la primera antena de ondas de radio y plasma (RPW). Luego se despliega el boom que alberga un conjunto de instrumentos científicos (MAG, RPW y SWA para medir los campos magnéticos y eléctricos, y el viento solar alrededor de la nave espacial). Posteriormente, se despliegan las dos antenas RPW restantes. Finalmente, se despliega la antena de antena de alta ganancia. En realidad, esta secuencia se espacia durante un período de 24 horas. Solar Orbiter es una misión de la ESA con una fuerte participación de la NASA. Su misión es realizar observaciones en primer plano sin precedentes del Sol y desde las altas latitudes, proporcionando las primeras imágenes de las regiones polares inexploradas del Sol e investigando la conexión Sol-Tierra. El lanzamiento está actualmente programado para el 5 de febrero de 2020 desde Cabo Cañaveral, Florida, EE. UU. Crédito: ESA / ATG medialab.

Una vez que los sistemas e instrumentos de Solar Orbiter estén en funcionamiento, el satélite entrará en la fase de crucero, que se extenderá hasta noviembre de 2021. Durante este periodo, llevará a cabo dos maniobras de asistencia gravitatoria alrededor de Venus y otra de la Tierra para alterar la trayectoria de la nave y guiarla hacia las regiones interiores del sistema solar.

Solar Orbiter pasará por primera vez cerca del Sol a finales de marzo de 2022, a un tercio de la distancia entre nuestro planeta y la estrella. En ese momento, la nave se hallará en una órbita elíptica inicial de 180 días que le permitirá aproximarse al Sol cada seis meses.

Una órbita con vistas.

La ruta de Solar Orbiter prevé su salida del plano de la elíptica. Así, en lugar de dar vueltas alrededor del Sol en el mismo plano que los planetas, lunas y otros objetos menores del sistema solar, rebasará el ecuador solar y nos ofrecerá vistas de las regiones polares del Sol, ignotas hasta ahora.

Animación que muestra la trayectoria del Orbitador Solar alrededor del Sol, destacando las maniobras de asistencia de gravedad que permitirán a la nave espacial cambiar la inclinación para observar el Sol desde diferentes perspectivas. Crédito: ESA.

Para lograrlo, Solar Orbiter no recorrerá una órbita “fija”, sino que seguirá una ruta elíptica en cambio constante que irá inclinándose y reorientándose continuamente para elevarse y acercarse cada vez más a los polos del Sol.

En efecto, la órbita de la nave se ha elegido “en resonancia” con Venus, lo que significa que Solar Orbiter regresará a las inmediaciones de este planeta cada pocas órbitas para poder utilizar nuevamente su gravedad y así alterar o inclinar su órbita.

Aunque Solar Orbiter comenzará a orbitar en el mismo plano que los planetas del sistema solar, con cada encuentro con Venus aumentará su inclinación; es decir, cada vez que la nave se aproxime al Sol, lo observará desde una perspectiva distinta.

Esta hermosa imagen fue capturada el martes 14 de junio por Diego Aloi, trabajando como parte del equipo de ingeniería local en la estación de Malargüe. El plato se encuentra a 30 km al sur de la ciudad de Malargüe, a unos 1200 km al oeste de Buenos Aires, Argentina. Malargüe es la estación de rastreo de espacio profundo más nueva de la ESA; Fue inaugurado en diciembre de 2012 y entró en servicio completo a principios de 2013. Actualmente, proporciona enlaces a misiones como Gaia, Mars Express, Rosetta y ExoMars. Sus funciones principales son descargar datos científicos, recibir información de estado a bordo y transmitir telecomandos enviados por los controladores de la misión. Las señales recogidas por las estaciones también se utilizan para la navegación y para determinar las posiciones precisas de las naves espaciales. Al igual que las otras dos estaciones de rastreo en el espacio profundo de la ESA, Malargüe cuenta con tecnología de punta. El plato tiene 35 m de diámetro y toda la estructura tiene 40 m de altura; Su plato pesa 610 toneladas. Los ingenieros pueden mover la antena hasta 1º por segundo en todos los ejes. El sistema de servocontrol garantiza la mayor precisión de puntería posible en las duras condiciones ambientales, de viento y de temperatura del sitio. Crédito: ESA / Telespazio Argentina / Diego Aloi.

A finales de 2021, Solar Orbiter llegará a su primera órbita nominal científica, que previsiblemente durará cuatro años. Durante este tiempo, alcanzará la 17° inclinación, lo que permitirá al satélite capturar imágenes en alta resolución de los polos solares por primera vez.

Durante la fase ampliada propuesta para la misión, Solar Orbiter se elevará hasta una órbita aún más inclinada. A 33° del ecuador solar, las regiones polares quedarán aún más expuestas a su observación.

Los datos recopilados por Solar Orbiter se almacenarán en la nave para después enviarse a la Tierra durante una serie de ventanas de ocho horas a través de la antena de 35 m de la estación terrestre de Malargüe (Argentina).

Otras estaciones de la red Estrack, como la de Nueva Norcia (Australia) y la de Cebreros, funcionarán como estaciones de respaldo.

Cómo combatir el calor.

Impresión artística del Orbitador Solar de la ESA frente al Sol (no a escala). Crédito: nave espacial: ESA / ATG medialab; Sol: NASA / SDO / P. Testa (CfA).

Para sobrevivir a tal acercamiento a nuestra estrella, con temperaturas máximas de 520 grados Celsius y una intensísima radiación, el cuerpo principal de Solar Orbiter y sus instrumentos estarán protegidos por un escudo térmico de titanio que siempre estará mirando al Sol.

Hasta los paneles solares de la nave, diseñados para absorber la energía solar, necesitarán protección. A medida que Solar Orbiter se acerque a la gigantesca bola de calor y radiación, los paneles que sobresalen a cada lado de la nave y que alcanzan 18,9 m de envergadura tendrán que reorientarse y dejar de mirar a la estrella para limitar la cantidad de luz recibida y así impedir que se sobrecalienten.

Para saber más sobre los objetivos científicos de la misión y estar al día de todo lo que sucede en el centro de operaciones de la ESA, se puede seguir el perfil @esaoperations en Twitter.

• Publicado en ESA-España el 27 de enero del 2019, enlace publicación.

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