VIAJE HACIA EL
SOL.
La Sonda Parker
El domingo, 12 de
agosto pasado, la Agencia Aéreoespacial de EE.UU. (NASA), ha lanzado desde Cabo
Cañaveral (Florida) una nave con rumbo sur con el objetivo de aproximarse lo
máximo posible al Sol, a bordo del cohete Delta IV Heavy con el fin de conocer
mejor su atmósfera y obtener las respuestas que desconocemos.
La nave pesa tan
solo 65 kg. y tiene 3 m. de altura. Lleva el nombre del astrofísico de la
Universidad de Chicago Newman Parker.
El Sol se
encuentra a unos 150 millones de km. de nuestro planeta Tierra, y de ahí se
define la Unidad Astronómica, U.A. Así medimos la distancia de la Tierra a
Júpiter como de 5,41 U.A., a Venus de 0,71 U.A., a la Luna 0,0025 U.A.,
equivalentes a 367.500 km.
El Sol es una
esfera casi perfecta compuesta por plasma, con un movimiento convectivo interno
para la transferencia del calor generando un campo magnético a través de un
proceso de dinamo. Cerca de las tres cuartas partes de la masa del Sol es
Hidrógeno; el resto es principalmente Helio, con cantidades mucho más pequeñas
de diversos elementos, incluyendo el O, C, Ne y Fe.
El Astro Sol y
todo nuestro Sistema Solar se formó hace unos 4.600 millones de años a partir
de nubes de gas y polvo cósmico que contenían residuos de generaciones
anteriores de estrellas dentro de una gran nube molecular, con el
desmoronamiento hacia su interior de un cuerpo estelar debido al efecto de la
propia gravedad, acumulándose la materia en el centro, volviéndose esta masa
solar cada vez más densa y caliente y dando lugar al inicio de la fusión
nuclear de su núcleo, proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga
similar se unen y forman un núcleo más pesado. Simultáneamente se libera o
absorbe una cantidad enorme de energía que permite a la materia entrar en un
estado plasmático. Hoy en día la fusión nuclear en el núcleo del Sol ha
modificado su composición mediante la conversión de H en He, con
desprendimiento de una enorme energía liberada en la reacción:
4H 2 He + 26,7 MeV
Esta energía
producida como consecuencia de la transformación de 4 átomos de Hidrógeno en 2
átomos de Helio, es equivalente a 6,7 x 1014 Jul./kg de protones
consumidos.
Las
reacciones termonucleares ( fusión )
convierten el hidrógeno en helio: 3,9
× 10 45 átomos pasan por reacciones nucleares cada segundo . Esto
libera energía que
huye de la superficie del Sol como luz. Es posible
replicar las reacciones termonucleares con las llamadas bombas
de hidrógeno.
El C actúa de
catalizador, pues al final del ciclo se regenera.
Esta energía produce una temperatura de 5.500 ºC en su
superficie.
La corona solar es la parte más exterior de la atmósfera
solar. Mide más de un millón de kilómetros y puede observarse durante
los eclipses solares
La densidad de la corona solar es un billón de veces
inferior a la de la atmósfera terrestre y su temperatura alcanza los dos
millones de grados (mientras que la fotosfera tiene una temperatura aproximada de 6.000 ° C).
La temperatura del
núcleo es de 14 millones de ºC.
La sonda Parker
será la primera que llegue más cerca del Sol que ningún otro vehículo espacial,
y entrará más profundamente en la atmósfera solar conocida como la corona, a
fin de tomar datos que expliquen qué es lo que impulsa la alta gama de
partículas, calor y energía que atraviesan esta región y que llega a todo el
sistema solar, más allá de Neptuno a 4.500 millones de km. de distancia (30
UA).
La sonda Parker
será la más veloz que jamás se ha construido. Alcanzará rodeando al Sol una
velocidad punta de 700.000 km/h., y para hacer su aproximación deberá ir
perdiendo velocidad en vez de ganarla como ocurre con otras naves espaciales,
que para llegar a los confines más remotos de los planetas interiores de
nuestro Sistema Solar han de utilizar la fuerza de atracción de Júpiter.
En el caso de la
sonda Parker deberá reducir su velocidad casi un 80% para lo cual requerirá
seguir una trayectoria que la lleve a pasar 7 veces a poca distancia de Venus durante
los 7 años de su viaje para que la gravedad del planeta actúe de freno,
reduciendo los componentes de la velocidad no deseados y la establezca en una
órbita estable. Esto exige un gasto de energía mayor que, por ejemplo, para ir
a Marte.
La sonda Parker
debe sobrevivir dentro de la corona solar a una temperatura de 1 millón de ºF
(555.537 ºC). A todo esto, hay que sumar que estará bombardeada por una intensa
luz solar. Para conseguir que no se “derrita” la sonda espacial en su viaje por
la corona solar con una temperatura extremadamente alta, necesitará un escudo
térmico que la proteja. Sin embargo, conviene tener en cuenta que las altas
temperaturas no tienen siempre que calentar un objeto. Eso ocurre en el espacio
donde la temperatura puede ser de miles de grados sin proporcionar calor
significativo a tal objeto. La cuestión es que la temperatura y el calor son
cosas distintas. La temperatura mide la velocidad o rapidez con que se mueven
las partículas (agitación), mientras que el calor mide la cantidad de energía
que transfieren las partículas (choques). Es decir, las partículas pueden
moverse muy rápidamente, lo cual significa alta temperatura, pero si hay muy
pocas partículas en ese medio, no podrán transferir mucha energía, y esto
significa poco calor. Como en el espacio está casi vacío, hay muy pocas
partículas que puedan transferir energía a la nave espacial.
La corona solar
por la que viajará la sonda Parker, tiene una temperatura extremadamente alta,
pero muy baja densidad, es decir, hay muy pocas partículas que puedan calentar
la sonda. En cifras eso significa que estará viajando a través de un espacio
con temperaturas de cientos de miles de grados, pero la superficie del escudo
térmico que se aproxima al Sol solo se calentará a unos 1.400 ºC.
Este escudo
térmico es un disco de 2,5 m. de diámetro y de unos 12 cm. de espesor,
compuesto por 2 paneles de C y C sobrecalentado que intercala un núcleo de
espuma de C líquido, y además para reflejar la mayor cantidad posible de
energía lejos de la nave espacial del lado que mira hacia el Sol del escudo
térmico, también se rocía con un recubrimiento blanco especialmente formulado.
Así mismo, el
cableado de la nave se ha construido con Neodimio (usado en el cristal de los
tubos de los televisores en color) y se soportan con tubos de zafiro.
Los paneles
solares usarán la energía del mismo Sol, pero para evitar que puedan
sobrecalentarse al aproximarse se retraerán a la sombra protectora del escudo
térmico, dejando solo un pequeño segmento expuesto a los intensos rayos
solares. Con todas estas medidas se consigue que los paneles solares, la
instrumentación y toda la nave se mantenga a una temperatura aceptable.
La misión es que
dure 8 años. La sonda orbitará 24 veces alrededor del Sol e irá reduciendo cada
vez más su órbita elíptica acercándose hasta situarse a unos 6,1 millones de
km. de su superficie después de 7 años,
en noviembre de 2025.
Los datos que
emite la nave tardan 8 minutos en llegar a la estación espacial de Cabo
Cañaveral, y otros 8 minutos en recibir la sonda las instrucciones necesarias para
corregir algún defecto o posición. Para evitar esta pérdida de tiempo de 16
minutos y pueda llegar tarde la corrección, la sonda está dotada de una
inteligencia artificial que analizará datos, y maniobrará instantáneamente sin
ninguna indicación humana para orientar el escudo térmico o la posición de los
paneles solares de la forma más eficiente en una lucha en la que se acierta o
muere.
Para conseguir los
objetivos de este viaje solar se ha trabajado en tres líneas fundamentales de
conocimiento:
La primera es la
de identificar y tratar los flujos de energía que calientan la corona y acelera
el viento solar, o lo que es lo mismo, resolver el misterio de por qué la
superficie del Sol es relativamente templada, de unos 5.500 ºC, mientras que la
corona es un infierno de plasma solar de 1,5 a 2 millones de grados. Este
mecanismo de transferencia de energía sigue siendo desconocido.
La segunda es la
de determinar la estructura y la dinámica de los campos magnéticos y las
fuentes del viento solar, o sea uno de los orígenes primigenios de las
tormentas solares. Las partículas energéticas pueden desatar violentas
tormentas geomagnéticas de tal potencia que sus que sus radiaciones de gases
podrían llegar a provocar estragos en sistemas satelitales y redes eléctricas
en la Tierra. La sonda Parker pude ayudarnos a predecir las tormentas solares
cuando las eyecciones masivas de la corona se precipitan en el Sistema Solar.
Y, por último,
determinar qué mecanismo aceleran y transportan las partículas de alta energía.
Saber todo lo posible a cerca del misterioso viento solar y hallar las claves
que aumenten nuestro conocimiento y la capacidad de supervivencia ante las
tormentas solares.
Luis
Pertejo.
Madrid,
agosto, 2018.
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