La División de Ciencias de Heliofísica del Centro de Vuelo Espacial Goddard ( NASA ) realiza investigaciones sobre el Sol , el entorno de su sistema solar extendido (la heliosfera ) y las interacciones de la Tierra , otros planetas, cuerpos pequeños y gas interestelar con la heliosfera. La investigación de la División también abarca el geoespacio —la atmósfera superior de la Tierra, la ionosfera y la magnetosfera— y las condiciones ambientales cambiantes en toda la heliosfera acoplada (clima del sistema solar).
Los científicos de la División de Ciencias de la Heliofísica desarrollan modelos, misiones e instrumentos de naves espaciales y sistemas para gestionar y difundir datos heliofísicos. Interpretan y evalúan los datos recopilados de los instrumentos, hacen comparaciones con simulaciones por computadora y modelos teóricos y publican los resultados. La División también lleva a cabo programas de educación y divulgación pública para comunicar la emoción y el valor social de la heliofísica de la NASA . [1] [2] [3] [4]
Laboratorios
La División de Ciencias de Heliofísica de Goddard consta de cuatro laboratorios separados. [5] [6]
Laboratorio de Física Solar
El Laboratorio de Física Solar trabaja para entender al Sol como una estrella y como el principal impulsor de actividad en todo el sistema solar. Su investigación amplía el conocimiento del sistema Tierra-Sol y ayuda a permitir la exploración robótica y humana. [7]
Laboratorio de Física Heliosférica
El Laboratorio de Física Heliosférica desarrolla instrumentos y modelos para investigar el origen y evolución del viento solar, los rayos cósmicos de baja energía y la interacción de la heliosfera del Sol con el medio interestelar local. El Laboratorio diseña e implementa servicios de datos únicos de múltiples misiones y multidisciplinarios para promover el programa solar-terrestre de la NASA y nuestra comprensión del sistema Sol-Tierra. [8]
Laboratorio de física geoespacial
El Laboratorio de Física Geoespacial se centra en los procesos que ocurren en las magnetosferas de los planetas magnetizados y en la interacción del viento solar con las magnetosferas planetarias. Los investigadores también estudian procesos, como la turbulencia del magnetofluido, que impregnan la heliosfera desde la atmósfera solar hasta el borde del sistema solar. [9]
Laboratorio de meteorología espacial
El Laboratorio de Meteorología Espacial realiza investigaciones y análisis de los procesos físicos subyacentes al clima espacial. Realiza estudios espaciales, terrestres, teóricos y de modelado de la cadena de eventos que desencadenan efectos del clima espacial de interés para la NASA, otras agencias gubernamentales de los Estados Unidos y el público en general. El personal de laboratorio dirige el desarrollo de proyectos y misiones del entorno espacial, y proporciona a los científicos del proyecto para misiones de vuelo de la NASA aplicaciones meteorológicas espaciales. El Laboratorio comunica los resultados de la investigación de la NASA a la comunidad científica, a varios intereses del clima espacial y al público en general. [10] El Laboratorio de Meteorología Espacial también incluye el Centro de Modelado Coordinado por la Comunidad , que es una asociación de múltiples agencias para permitir, apoyar y realizar la investigación y el desarrollo de la ciencia espacial de próxima generación y los modelos de clima espacial. [11]
Proyectos y misiones
Esta división del Goddard Space Flight Center tiene intereses en varios proyectos y misiones. [12] [13] Además de realizar investigaciones basadas en los observatorios solares de la NASA en el espacio, la división gestiona muchas misiones de heliofísica en nombre de la Dirección de Misiones Científicas en la sede de la NASA. Éstas incluyen:
Explorador de composición avanzada
El Advanced Composition Explorer (ACE) observa y mide la composición de las partículas del viento solar y de los rayos cósmicos galácticos. Su principal objetivo es mejorar las mediciones de la composición de diversas muestras de materia asociadas con el sol, el medio interestelar y la galaxia que nos rodea. ACE es capaz de proporcionar información sobre el viento solar y el campo magnético casi en tiempo real que ayuda a pronosticar el clima espacial. El conocimiento avanzado de las perturbaciones del viento solar que se dirigen hacia la Tierra, de aproximadamente media hora, puede ayudar a mitigar los efectos de las tormentas geomagnéticas que pueden sobrecargar las redes eléctricas e interrumpir las comunicaciones en la Tierra. [14]
ARTEMIS
La misión ARTEMIS , o Aceleración, Reconexión, Turbulencia y Electrodinámica de la Interacción de la Luna con el Sol, estudia el entorno espacial de la Luna, la composición de la superficie y el campo magnético, y la estructura del núcleo. ARTEMIS utiliza dos naves espaciales de la misión de magnetosfera THEMIS que se colocaron cerca de la luna. [15]
BARRIL
Esta división también participa en el estudio Balloon Array for Radiation-Belt Relativistic Electron Losses ( BARREL ). Se lanzaron veinte globos durante una campaña de enero de 2013 en la Antártida para estudiar un fenómeno meteorológico espacial, durante el cual los electrones fluyen hacia los polos desde los dos cinturones de Van Allen , que rodean la Tierra. Es una misión financiada por la NASA. [16] [17]
CINDI
Las Investigaciones de Dinámica de iones Neutrales Acoplados ( CINDI ) es un proyecto para comprender la dinámica de la ionosfera de la Tierra. CINDI proporciona dos instrumentos para el satélite del Sistema de pronóstico de interrupciones de comunicación / navegación (C / NOFS), que es un proyecto de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. CINDI ayuda a predecir el comportamiento de las irregularidades ionosféricas ecuatoriales, que pueden causar problemas importantes para los sistemas de comunicaciones y navegación. [18]
Grupo
Cluster es una misión conjunta de la ESA / NASA que proporciona investigación in situ de los procesos del plasma en la magnetosfera de la Tierra utilizando cuatro naves espaciales idénticas. Las cuatro naves espaciales permiten observar mejor los fenómenos tridimensionales y variables en el tiempo, así como distinguir entre los dos a medida que avanza por el espacio en su órbita alrededor de la Tierra. [19]
EZIE
El Electrojet Zeeman Imaging Explorer (EZIE) tiene como objetivo estudiar cómo las corrientes eléctricas en la atmósfera de la Tierra, unen la aurora con la magnetosfera de la Tierra. Se espera que se lance no antes de junio de 2024. [20]
Geotail
Geotail es una misión conjunta JAXA / NASA. Su objetivo principal es estudiar la dinámica de toda la longitud de la cola magnética de la Tierra, desde la región cercana a la Tierra hasta la cola distante. [21]
Espectrógrafo de imágenes de región de interfaz
La misión del espectrógrafo de imágenes de la región de interfaz (IRIS), que se dedica a la ciencia solar y heliosférica, tiene como objetivo estudiar la atmósfera solar y, en particular, la interfaz entre la fotosfera y la corona . La misión IRIS logrará esto rastreando el flujo de energía y plasma a través de la cromosfera y la región de transición hacia la corona utilizando espectrometría e imágenes. IRIS está diseñado para proporcionar nueva información significativa para aumentar la comprensión del transporte de energía hacia la corona y el viento solar y proporcionar un arquetipo para todas las atmósferas estelares . Las capacidades únicas del instrumento, junto con el modelado 3D de última generación, llenarán un gran vacío en nuestro conocimiento de esta región dinámica de la atmósfera solar. La misión ampliará la producción científica de las naves espaciales heliofísicas existentes que siguen los efectos de los procesos de liberación de energía del sol a la Tierra. La misión IRIS se lanzó el 27 de junio de 2013. [2] [22] [23]
Explorador de límites interestelares
El Interestelar Boundary Explorer , o IBEX, toma imágenes de los límites exteriores de la heliosfera, enfocándose en cómo el viento solar interactúa con el medio interestelar y sus campos magnéticos en los mismos bordes de nuestro Sistema Solar. IBEX mapea la región midiendo los átomos neutrales energéticos que se crean cerca del límite, creando un nuevo mapa cada seis meses. Después de completar y analizar los primeros mapas, IBEX ahora monitorea los cambios que corresponden a variaciones en la actividad solar. [24]
Generador de imágenes espectroscópico solar de alta energía Reuven Ramaty
El generador de imágenes espectroscópico solar de alta energía Reuven Ramaty , o RHESSI, combina imágenes de alta resolución en rayos X duros y rayos gamma con espectroscopía de alta resolución para explorar la física básica de la aceleración de partículas y la liberación de energía en las erupciones solares. Dicha información mejora nuestra comprensión de los procesos fundamentales que están involucrados en la generación de erupciones solares y eyecciones de masa coronal. Estos eventos eruptivos solares súper energéticos son los impulsores más extremos del clima espacial y presentan peligros significativos en el espacio y en la Tierra. [25]
Misión Solar-C EUVST
Una misión conjunta NASA / JAXA, junto con otros socios internacionales, cuyo lanzamiento está previsto para 2026. El telescopio espectroscópico ultravioleta extremo de alto rendimiento (EUVST) estudiará cómo la atmósfera solar libera viento solar y propaga erupciones de material solar, y su influencia en la radiación en todo el sistema solar. [20]
Observatorio de dinámica solar
La misión Solar Dynamics Observatory (SDO) de la NASA se lanzó en 2010 y actualmente está estudiando la actividad solar y cómo causa el clima espacial . El clima espacial afecta no solo nuestras vidas en la Tierra, sino también la Tierra misma y todo lo que está fuera de su atmósfera ( astronautas y satélites en el espacio e incluso en los otros planetas ). SDO nos está ayudando a comprender de dónde proviene la energía del sol, cómo funciona el interior del sol y cómo se almacena y libera la energía en la atmósfera del sol. Al comprender mejor el sol y cómo funciona, podremos predecir y pronosticar mejor los eventos meteorológicos espaciales. [26]
Observatorio solar y heliosférico
Una misión conjunta de la ESA / NASA, el Observatorio Solar y Heliosférico , o SOHO, estudia el sol, desde el interior de su núcleo hasta la corona exterior y el viento solar. SOHO ha estado capturando imágenes de las llamaradas dinámicas y las eyecciones de masa coronal en el sol desde 1996. La misión ha proporcionado una amplitud y profundidad sin precedentes de información sobre el sol, con una combinación única de instrumentos que estudian su interior a través de la atmósfera cálida y dinámica. al viento solar y su interacción con el medio interestelar. Sus coronógrafos, imágenes que observan la atmósfera del sol bloqueando el sol brillante en el medio, siguen siendo un componente clave para pronosticar la velocidad, la dirección y la fuerza de las eyecciones de masa coronal cuando surgen del sol. Además de observar el sol, SOHO se ha convertido en el descubridor de cometas más prolífico en la historia astronómica: a partir de 2012, SOHO ha encontrado más de 2000 cometas. [27]
ESTÉREO
La misión del Observatorio de Relaciones Solar Terrestre, o STEREO , emplea dos observatorios espaciales casi idénticos para proporcionar las medidas estereoscópicas para estudiar el sol. Con un par de puntos de vista, los científicos pueden ver la estructura y evolución de las tormentas solares a medida que surgen del sol y viajan por el espacio. Los instrumentos de STEREO proporcionan una combinación única de observaciones para ayudar a comprender las causas y los mecanismos de las eyecciones de masa coronal y para caracterizar cómo se propagan a través del Sistema Solar. STEREO también ayuda a determinar qué impulsa la aceleración de las partículas energéticas del sol y proporciona información sobre la estructura del viento solar. [28]
TEMA
THEMIS responde preguntas fundamentales sobre un tipo de clima espacial llamado subtormenta que puede liberar de manera abrupta y explosiva energía eólica solar almacenada dentro de la cola magnética de la Tierra. Las subtormentas provocan auroras en latitudes elevadas y THEMIS busca comprender este proceso. Originalmente cinco naves espaciales, THEMIS ahora consta de tres, ya que dos fueron reutilizadas para estudiar la luna en la misión ARTEMIS . La misión también se basa en una serie dedicada de observatorios terrestres ubicados en Canadá y el norte de los Estados Unidos. [15]
TEMPORIZADO
La misión Termosfera Ionosfera Mesosfera Energética y Dinámica, o TIMED , explora la mesosfera y la termosfera inferior de la Tierra (40-50 millas hacia arriba), la región de la atmósfera menos explorada y comprendida. Los eventos solares, así como los cambios de temperatura en la estratosfera pueden perturbar esta región, pero la estructura general y las respuestas a estos efectos no se comprenden. Los avances en la tecnología de teledetección empleada por TIMED le permiten explorar esta región a nivel mundial desde el espacio. [29]
MELLIZOS
Los instrumentos de los dos espectrómetros de átomos neutros de imágenes de gran angular, o TWINS , proporcionan imágenes estéreo de la magnetosfera de la Tierra, la región que rodea al planeta, controlada por el campo magnético de la Tierra y que contiene los cinturones de radiación de Van Allen y otras partículas cargadas de energía. TWINS permite la visualización global tridimensional de esta región, lo que lleva a una mejor comprensión de las conexiones entre las diferentes áreas de la magnetosfera y su relación con el viento solar. [30]
Sondas Van Allen
Las sondas Van Allen consisten en naves espaciales gemelas que estudian las regiones extremas y dinámicas del espacio conocidas como cinturones de radiación Van Allen que rodean la Tierra. Los cinturones de radiación se intensifican o debilitan con el tiempo como parte de un sistema de clima espacial mucho más grande impulsado por la energía y el material que brota de la superficie del sol y llena todo el Sistema Solar. [31]
Misión Voyager
Las misiones Voyager ( Voyager 1 y Voyager 2 ) son parte del Observatorio del Sistema de Heliofísica de la NASA , patrocinado por la División de Heliofísica de la Dirección de Misiones Científicas en la Sede de la NASA en Washington. La nave espacial Voyager fue construida y sigue siendo operada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA , en Pasadena, California. El 4 de diciembre de 2012, a once mil millones de millas de la Tierra, la nave espacial Voyager 1 de la NASA entró en una "carretera magnética" que conecta nuestro Sistema Solar con espacio interestelar . La "carretera magnética" es un lugar en los confines del Sistema Solar donde el campo magnético del sol se conecta al campo magnético del espacio interestelar. En esta región, las líneas del campo magnético del sol están conectadas a las líneas del campo magnético interestelar, lo que permite que las partículas del interior de la heliosfera se alejen y las partículas del espacio interestelar se acerquen. En los últimos años, la velocidad del viento solar alrededor de la Voyager 1 se ha reducido. a cero, y la intensidad del campo magnético ha aumentado. [32]
Proyectos adicionales
La Instalación de Datos de Física Espacial (SPDF) es un proyecto de la División de Ciencias Heliosféricas (HSD) en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. SPDF consiste en servicios basados en la web para datos y trayectorias de levantamientos y alta resolución. La instalación admite datos de la mayoría de las misiones de heliofísica de la NASA para promover la investigación correlativa y colaborativa a través de los límites de la disciplina y la misión. [33]
Referencias
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- ^ Este artículo incorpora material de dominio público del documento de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio : "Instalación de datos de física espacial de la NASA (SPDF)" .
Otras lecturas
- Mariska, John T. (1993). La región de transición solar (vinculada a Google Books) . Serie de Astrofísica de Cambridge. 23 . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. Bibcode : 1992CAS .... 23 ..... M . ISBN 978-0521382618.
- "La Región de Transición" . Física Solar, Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA . NASA.
enlaces externos
- Programas exploradores de la NASA
- División de Ciencias de Heliofísica de la NASA