Orbitador solar

Este artículo trata sobre el orbitador heliofísico de la Agencia Espacial Europea. Para conocer el orbitador de heliofísica in situ de la NASA, consulte Parker Solar Probe .

Observatorio solar europeo que estudia la heliosfera del Sol; misión de clase media en el Programa de Ciencias de la ESA

Orbitador solar

Representación del artista de Solar Orbiter
Tipo de misión	Orbitador de heliofísica solar
Operador	ESA / NASA
ID COSPAR	2020-010A
SATCAT no.	45167
Sitio web	sci .esa .int / solar-orbiter /
Duración de la misión	7 años (nominal) + 3 años (extendido) [1] [2] Transcurridos: 1 año, 1 mes y 17 días
Propiedades de la nave espacial
Fabricante	Airbus Defence and Space
Masa de lanzamiento	1.800 kg (4.000 libras) [3]
Masa de carga útil	209 kg (461 libras) [4]
Dimensiones	2,5 × 3,1 × 2,7 m (8 × 10 × 9 pies) [3]
Energía	180 vatios [3]
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento	10 de febrero de 2020, 04:03 UTC [5]
Cohete	Atlas V 411 (AV-087) [6] [7]
Sitio de lanzamiento	Cabo Cañaveral , SLC-41
Contratista	Alianza de lanzamiento unida
Servicio ingresado	Noviembre de 2021 (inicio de la misión principal)
Parámetros orbitales
Sistema de referencia	Heliocéntrico
Régimen	Órbita elíptica
Altitud del perihelio	0,28 au [6]
Altitud del afelio	0.91 au
Inclinación	24 ° (misión nominal) 33 ° (misión extendida)
Período	168 días
Época	?
Principal
Tipo	Reflector Ritchey – Chrétien
Diámetro	160 mm
Longitud focal	2,5 m
Longitudes de onda	Luz visible , ultravioleta , rayos X
Instrumentos EPD Detector de partículas energéticas EUI Generador de imágenes ultravioleta extremo REVISTA Magnetómetro METIS Telescopio multielemento para coronógrafo de imágenes y espectroscopia FI Generador de imágenes polarimétrico y heliosísmico RPW Ondas de radio y plasma SolOHI Generador de imágenes heliosférico Solar Orbiter ESPECIA Imágenes espectrales del entorno coronal STIX Espectrómetro / telescopio de rayos X SWPA Analizador de plasma eólico solar
Insignia para la misión Solar Orbiter . Visión cósmica ←  CHEOPS Euclides  →

El Solar Orbiter ( SolO ) ^[8] es un satélite de observación del sol , desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA). SolO está destinado a realizar mediciones detalladas de la heliosfera interior y el viento solar naciente , y realizar observaciones cercanas de las regiones polares del Sol, lo cual es difícil de hacer desde la Tierra , y ambos sirven para responder a la pregunta "¿Cómo crea y controla el Sol la heliosfera? "

SolO hace observaciones del sol desde una órbita excéntrica se mueve tan cerca como ≈60 radios solares (R S ) , o 0,284 unidades astronómicas (UA), la coloque en Mercurio 's perihelio de 0,3075 au. ^[9] Durante la misión, la inclinación orbital se elevará a unos 24 °. El costo total de la misión es de 1.500 millones de dólares estadounidenses, contando las contribuciones de la ESA y la NASA. ^[10]

SolO se lanzó el 10 de febrero de 2020. Está previsto que la misión dure 7 años.

Una comparación del tamaño del Sol visto desde la Tierra (izquierda, 1 au) y desde la nave espacial Solar Orbiter (0.284 au, derecha).

El modelo térmico estructural de Solar Orbiter poco antes de salir de las instalaciones de Airbus Defence and Space en Stevenage, Reino Unido.

Nave espacial

La nave espacial Solar Orbiter es una plataforma estabilizada de tres ejes orientada hacia el sol con un escudo térmico dedicado para brindar protección contra los altos niveles de flujo solar cerca del perihelio. La nave espacial proporciona una plataforma estable para adaptarse a la combinación de instrumentación in situ y de teledetección en un entorno electromagnéticamente limpio. Los 21 sensores se configuraron en la nave espacial para permitir que cada uno realizara sus experimentos in situ o de detección remota con acceso y protección del entorno solar. Solar Orbiter ha heredado tecnología de misiones anteriores, como los paneles solares del BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO). Los paneles solaresse puede girar alrededor de su eje longitudinal para evitar el sobrecalentamiento cuando está cerca del sol. Un paquete de baterías proporciona energía suplementaria en otros puntos de la misión, como los períodos de eclipse que se encuentran durante los sobrevuelos planetarios.

El subsistema de telemetría, seguimiento y comando proporciona la capacidad de enlace de comunicación con la Tierra en banda X. El subsistema admite telemetría, telemando y rango. Las antenas de baja ganancia se utilizan para el lanzamiento y la fase de órbita temprana (LEOP) y ahora funcionan como respaldo durante la fase de misión cuando se utilizan antenas orientables de media y alta ganancia. La antena de alta ganancia y alta temperatura debe apuntar a una amplia gama de posiciones para lograr un enlace con la estación terrestre y poder hacer un enlace descendente de suficientes volúmenes de datos. Su diseño fue adaptado de la misión BepiColombo. La antena se puede plegar para obtener protección contra el escudo térmico de Solar Orbiter si es necesario. Por lo tanto, la mayoría de los datos se almacenarán inicialmente en la memoria a bordo y se enviarán a la Tierra lo antes posible.

La estación terrestre de Malargüe (Argentina), con antena de 35 m, se utiliza de 4 a 8 horas / día (efectivo). La estación terrestre de Malargüe de la ESA se utilizará para todas las operaciones a lo largo de la misión y las estaciones terrestres de New Norcia , Australia y Cebreros , España, actuarán como respaldo cuando sea necesario. ^[11]

Operaciones de la misión

Animación de la trayectoria de Solar Orbiter

Vista ecuatorial

   Orbitador solar  ·   Mercurio  ·   Venus  ·   Tierra  ·   sol

Durante las operaciones científicas nominales, los datos científicos se descargan durante ocho horas durante cada período de comunicación con la estación terrestre. Se programan pases adicionales de enlace descendente de ocho horas según sea necesario para alcanzar el retorno total de datos científicos requerido de la misión. El segmento terrestre de Solar Orbiter aprovecha al máximo la infraestructura de la ESA para misiones en el espacio profundo:

• Las estaciones terrestres, que pertenecen a la red de estaciones de seguimiento espacial de la ESA ( ESTRACK )
• El Centro de Operaciones de la Misión (MOC), ubicado en ESOC , Darmstadt , Alemania
• El Centro de Operaciones Científicas (SOC), ubicado en ESAC , Villanueva de la Cañada , España
• La red de comunicaciones, que une los distintos centros y estaciones ubicados de forma remota para respaldar el tráfico de datos operativos.

El Centro de Operaciones Científicas fue responsable de la planificación de la misión y la generación de solicitudes de operaciones de carga útil para el MOC, así como del archivo de datos científicos. El SOC ha estado operativo durante la fase científica activa de la misión, es decir, desde el comienzo de la fase de crucero en adelante. El traspaso de las operaciones de carga útil del MOC al SOC se realiza al final de la Fase de puesta en servicio cercana a la Tierra (NECP). La estación Malargüe de la ESA en Argentina se utilizará para todas las operaciones a lo largo de la misión, y las estaciones terrestres de la estación New Norcia , Australia, y la estación Cebreros , España, actuarán como respaldo cuando sea necesario. ^[12]

Durante la fase de crucero inicial, que dura hasta noviembre de 2021, Solar Orbiter realizará dos maniobras de asistencia por gravedad alrededor de Venus y una alrededor de la Tierra para alterar la trayectoria de la nave espacial, guiándola hacia las regiones más internas del Sistema Solar. Al mismo tiempo, Solar Orbiter adquirirá datos in situ y caracterizará y calibrará sus instrumentos de teledetección. El primer paso solar cercano tendrá lugar en 2022 aproximadamente a un tercio de la distancia de la Tierra al Sol. ^[13]

La órbita de la nave espacial ha sido elegida para estar 'en resonancia' con Venus, lo que significa que regresará a la vecindad del planeta cada pocas órbitas y podrá usar nuevamente la gravedad del planeta para alterar o inclinar su órbita. Inicialmente, Solar Orbiter estará confinado al mismo plano que los planetas, pero cada encuentro de Venus aumentará su inclinación orbital. Por ejemplo, después del encuentro con Venus de 2025, hará su primer paso solar con una inclinación de 17 °, aumentando a 33 ° durante una fase de extensión de la misión propuesta, lo que traerá aún más regiones polares a la vista directa. ^[13]

Objetivos científicos

La nave espacial se acerca al Sol cada seis meses. ^[14] El enfoque más cercano se colocará para permitir un estudio repetido de la misma región de la atmósfera solar. Solar Orbiter podrá observar la actividad magnética que se acumula en la atmósfera y que puede provocar poderosas erupciones o llamaradas solares .

Los investigadores también tendrán la oportunidad de coordinar observaciones con la misión Parker Solar Probe de la NASA (2018-2025), que está realizando mediciones de la corona extendida del Sol .

El objetivo de la misión es realizar estudios de cerca y de alta resolución del Sol y su heliosfera interior . La nueva comprensión ayudará a responder estas preguntas:

• ¿Cómo y dónde se originan en la corona el plasma del viento solar y el campo magnético ?
• ¿Cómo impulsan los transitorios solares la variabilidad heliosférica?
• ¿Cómo producen las erupciones solares radiación de partículas energéticas que llenan la heliosfera?
• ¿Cómo funciona la dínamo solar e impulsa las conexiones entre el Sol y la heliosfera?

Instrumentos

La carga útil científica se compone de 10 instrumentos: ^[15]

Instrumentos heliosféricos in situ (4)

• SWA - Solar Wind Plasma Analyzer (Reino Unido): consta de un conjunto de sensores que miden las propiedades de volumen de iones y electrones (incluida la densidad, velocidad y temperatura) del viento solar, caracterizando así el viento solar entre 0,28 y 1,4 au de el sol. Además de determinar las propiedades generales del viento, SWA proporciona mediciones de la composición de iones del viento solar para elementos clave (por ejemplo, el grupo C, N, O y Fe, Si o Mg) ^[16]
• EPD - Energetic Particle Detector (España): Mide las funciones de composición, sincronización y distribución de partículas supratérmicas y energéticas. Los temas científicos que se abordarán incluyen las fuentes, los mecanismos de aceleración y los procesos de transporte de estas partículas ^[17]
• MAG - Magnetómetro (Reino Unido): Proporciona mediciones in situ del campo magnético heliosférico (hasta 64 Hz) con alta precisión. Esto facilitará estudios detallados sobre la forma en que el campo magnético del Sol se enlaza con el espacio y evoluciona a lo largo del ciclo solar; cómo las partículas se aceleran y se propagan alrededor del Sistema Solar, incluida la Tierra; cómo se calientan y aceleran la corona y el viento solar ^[16]
• RPW - Ondas de radio y plasma (Francia): Único entre los instrumentos de Solar Orbiter, RPW realiza mediciones tanto in situ como por teledetección. RPW mide campos magnéticos y eléctricos a alta resolución de tiempo utilizando una serie de sensores / antenas, para determinar las características de las ondas electromagnéticas y electrostáticas en el viento solar ^[16]

Instrumentos solares de teledetección (6)

• PHI: generador de imágenes polarimétrico y heliosísmico (Alemania): proporciona mediciones de disco completo y de alta resolución del campo magnético del vector fotosférico y la velocidad de la línea de visión (LOS), así como la intensidad del continuo en el rango de longitud de onda visible. Los mapas de velocidad LOS tienen la precisión y estabilidad para permitir investigaciones heliosísmicas detalladas del interior solar, en particular de la zona de convección solar de alta resolución y mediciones de disco completo del campo magnético fotosférico ^[4]
• EUI - Extreme Ultraviolet Imager (Bélgica): toma imágenes de las capas atmosféricas solares por encima de la fotosfera, proporcionando así un vínculo indispensable entre la superficie solar y la corona exterior que, en última instancia, da forma a las características del medio interplanetario. Además, EUI proporciona las primeras imágenes UV del Sol desde un punto de vista fuera de la eclíptica (hasta 33 ° de latitud solar durante la fase de misión extendida) ^[4]
• SPICE - Imágenes espectrales del entorno coronal (Francia): realiza espectroscopía de imágenes ultravioleta extrema para caracterizar de forma remota las propiedades del plasma de la corona en el disco del Sol. Esto permitirá hacer coincidir las firmas de composición in situ de las corrientes de viento solar con sus regiones de origen en la superficie del Sol ^{[4] [18] [19]}
• STIX - Telescopio espectrómetro para imágenes de rayos X (Suiza): proporciona espectroscopía de imágenes de emisión de rayos X térmicos y no térmicos solares de 4 a 150 keV. STIX proporciona información cuantitativa sobre el tiempo, la ubicación, la intensidad y los espectros de los electrones acelerados, así como de los plasmas térmicos de alta temperatura, principalmente asociados con llamaradas y / o microflares ^[4].
• Metis ^[20] - Coronagraph (Italia): Imágenes de las emisiones ultravioleta visible y ultravioleta lejana de la corona solar y diagnostica, con una cobertura temporal y una resolución espacial sin precedentes, la estructura y dinámica de la corona completa en el rango de 1,4 a 3,0 (de 1.7 a 4.1) radios solares desde el centro del Sol, en el perihelio mínimo (máximo) durante la misión nominal. Esta es una región que es crucial para vincular los fenómenos atmosféricos solares con su evolución en la heliosfera interior ^[4].
• SoloHI - Solar Orbiter Heliospheric Imager (Estados Unidos): Imágenes tanto del flujo casi constante como de las perturbaciones transitorias del viento solar en un amplio campo de visión mediante la observación de la luz solar visible dispersada por los electrones del viento solar. SoloHI proporciona mediciones únicas para identificar las eyecciones de masa coronal (CME). (NRL proporcionado) ^{[21] [22]}

Instituciones involucradas

Las siguientes instituciones operan cada instrumento: ^[23]

• Analizador de plasma de viento solar (SWA): Laboratorio de ciencia espacial Mullard
• Detector de partículas energéticas (EPD): Universidad de Alcalá , Universidad de Kiel (CAU)
• Magnetómetro (MAG): Imperial College London
• Ondas de radio y plasma (RPW): Observatoire de Paris
• Imager polarimétrico y heliosísmico (PHI): Instituto Max Planck de Investigación del Sistema Solar (MPS), Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA)
• Generador de imágenes ultravioleta extremo (EUI): Centre Spatial de Liège , Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS)
• Imágenes espectrales del entorno coronal (SPICE): Laboratorio Rutherford Appleton , Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS)
• Espectrómetro / telescopio para imágenes de rayos X (STIX): FHNW , Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ^[24]
• Coronagraph (Metis): Universidad de Florencia , INAF , Instituto Max Planck de Investigación del Sistema Solar (MPS)
• Generador de imágenes heliosférico (SoloHI): Laboratorio de investigación naval de los Estados Unidos

Cronología y estado

• Abril de 2012: contrato de 300 millones de euros para construir el orbitador adjudicado a Astrium Reino Unido ^[25]
• Junio ​​de 2014: el escudo solar completa la prueba de horneado de 2 semanas ^[26]
• Septiembre de 2018: la nave espacial se envía a IABG en Alemania para comenzar la campaña de pruebas ambientales ^[27]
• Febrero de 2020: lanzamiento exitoso ^[28]
• Mayo-junio de 2020: Encuentro con las colas de iones y polvo de C / 2019 Y4 (ATLAS) ^{[29] [30]}
• Julio de 2020: Primeras imágenes del Sol publicadas ^[31]

Retrasos en el lanzamiento

En abril de 2015, el lanzamiento se retrasó de julio de 2017 a octubre de 2018. ^[32] En agosto de 2017, Solar Orbiter se consideró "en camino" para un lanzamiento en febrero de 2019. ^[33] El lanzamiento se produjo el 10 de febrero de 2020 ^{[5 ]} en un Atlas V 411. ^{[7] [34]}

El lanzamiento de Solar Orbiter desde Cabo Cañaveral a las 11.03 p.m. EST el 9 de febrero de 2020 (fecha de EE. UU.).

Lanzar

El Atlas V 411 (AV-087) despegó del SLC-41 en Cabo Cañaveral, Florida, a las 04:03 UTC. La nave espacial Solar Orbiter se separó de la etapa superior Centaur casi 53 minutos después, y la Agencia Espacial Europea adquirió las primeras señales de la nave espacial unos minutos más tarde. ^[10]

Trayectoria

Después del lanzamiento, Solar Orbiter tardará aproximadamente 3,5 años, utilizando repetidas ayudas de gravedad de la Tierra y Venus, para alcanzar su órbita operativa, una órbita elíptica con perihelio 0,28 AU y afelio 0,91 AU. El primer sobrevuelo será Venus en diciembre de 2020. Durante la duración prevista de la misión de 7 años, utilizará ayudas gravitatorias adicionales de Venus para elevar su inclinación de 0 ° a 24 °, lo que le permitirá una mejor vista de los polos solares. Si se aprueba una misión extendida, la inclinación podría aumentar aún más a 33 °. ^{[1] [35]}

Durante su fase de crucero a Venus, Solar Orbiter pasó a través de la cola de iones del cometa C / 2019 Y4 (ATLAS) del 31 de mayo al 1 de junio de 2020. Pasará por la cola de polvo del cometa el 6 de junio de 2020. ^{[29] [30]}

En junio de 2020, Solar Orbiter se acercó a 77.000.000 km (48.000.000 millas) del Sol y capturó las imágenes más cercanas jamás tomadas del Sol. ^[36]

La velocidad de la sonda y la distancia del sol.

Ver también

• Advanced Composition Explorer  : satélite científico de la NASA para estudiar partículas energéticas
• Aditya-L1
• Parker Solar Probe  : nave espacial robótica de la NASA para sondear la corona exterior del Sol
• Observatorio de dinámica solar
• Observatorio solar y heliosférico: observatorio  espacial europeo que estudia el Sol y su viento solar; misión fundamental en el Programa de Ciencias de la ESA
• Centinelas solares  : un concepto de 2006 para una serie de misiones al Sol
• Parasol espacial  : un escudo de nave espacial para reducir la luz de las estrellas y la irradiación.
• ESTÉREO
• TRACE  - Transition Region and Coronal Explorer, un observatorio solar y de heliofísica de la NASA 1998-2010
• Ulises  : una sonda espacial robótica de 1990; estudió el Sol desde una órbita casi polar
• Viento

Referencias

1. https://sci.esa.int/web/solar-orbiter/-/44168-spacecraft%7CL Última actualización: 1 de septiembre de 2019 - 8 de febrero de 2020
2. "Misión Solar Orbiter" . ESA eoPortal . Consultado el 17 de marzo de 2015 .
3. https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter/Solar_Orbiter_factsheet - 9 de febrero de 2020
4. https://sci.esa.int/web/solar-orbiter/-/51217-instruments - Última actualización: 22 de enero de 2020 - Consultado el 9 de febrero de 2020
5. https://spaceflightnow.com/launch-schedule/ - 8 de febrero de 2020
6. "NASA - NSSDCA - Nave espacial - Detalles" . nssdc.gsfc.nasa.gov .
7. "La NASA selecciona el cohete Atlas V de United Launch Alliance para lanzar la misión Solar Orbiter" . United Launch Alliance . Revista digital. 18 de marzo de 2014 . Consultado el 19 de marzo de 2014 .
8. Orbitador solar (SolO). Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). Consultado el 18 de diciembre de 2019.
9. "Kiepenheuer-Institut fuer Sonnenphysik: SolarOrbiter PHI-ISS" . Kis.uni-freiburg.de . Consultado el 9 de agosto de 2018 .
10. https://spacenews.com/atlas-launches-solar-orbiter-mission/ - 11 de febrero de 2020
11. "Ciencia y tecnología de la ESA - Nave espacial" . sci.esa.int .
12. "Ciencia y tecnología de la ESA - Operaciones de misión" . sci.esa.int .
13. "GMS: Órbita de Solar Orbiter" . svs.gsfc.nasa.gov . 27 de enero de 2020 . Consultado el 14 de febrero de 2020 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
14. https://www.esa.int/ScienceExploration/SpaceScience/SolarOrbiter/SolarOrbiterfactsheet - 10 de febrero de 2020
15. "Solar Orbiter" . Agencia Espacial Europea . Consultado el 2 de agosto de 2018 .
16. https://sci.esa.int/web/solar-orbiter/-/51217-instruments - 22 de enero de 2020-10 de febrero de 2020
17. https://sci.esa.int/web/solar-orbiter/-/51217-instruments - Actualización 22 de enero de 2020
18. "SPICE en el sitio web oficial de Solar Orbiter" . spice.ias.u-psud.fr . 12 de noviembre de 2019 . Consultado el 12 de noviembre de 2019 .
19. https://web.archive.org/web/20110511231002/http://www.mps.mpg.de/en/projekte/solar-orbiter/spice/}}
20. "Metis: el coronógrafo de longitud de onda múltiple para la misión Solar Orbiter" . Consultado el 29 de enero de 2021 .
21. https://sci.esa.int/web/solar-orbiter/-/51217-instruments - Última actualización: 22 de enero de 2020 - Consultado el 8 de febrero de 2020
22. "Generador de imágenes heliosférico Solar Orbiter (SoloHI) - División de ciencia espacial" . Nrl.navy.mil . Consultado el 9 de agosto de 2018 .
23. https://www.mps.mpg.de/solar-physics/solar-orbiter
24. Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam. "Solar Orbiter (SolO)" . Sitio web .
25. "La ESA contrata a Astrium UK para construir Solar Orbiter" . Sci.esa.int . Abril de 2012.
26. "El escudo de Solar Orbiter toma el calor del sol" . Esa.int . Junio ​​de 2014.
27. Amos, Jonathan (18 de septiembre de 2018). "Solar Orbiter: nave espacial para salir del Reino Unido con destino al Sol" . BBC News .
28. Thompson, Amy. "Solar Orbiter se lanza en misión histórica para estudiar los polos del sol" . space.com . Consultado el 10 de febrero de 2020 .
29. "Solar Orbiter para pasar a través de las colas del cometa ATLAS" . 29 de mayo de 2020 . Consultado el 1 de junio de 2020 .
30. Wood, Anthony (29 de mayo de 2020). "Solar Orbiter de la ESA listo para un encuentro inesperado con el cometa ATLAS" . Nuevo Atlas . Consultado el 1 de junio de 2020 .
31. Hatfield, Miles (15 de julio de 2020). "Solar Orbiter devuelve los primeros datos, toma imágenes más cercanas del sol" . NASA . Consultado el 15 de enero de 2021 .
32. "Ciencia y tecnología de la ESA - Lanzamiento de Solar Orbiter trasladado a 2018" . sci.esa.int .
33. "Solar Orbiter de Europa en camino para el lanzamiento de 2019" . Aire y Cosmos . 28 de agosto de 2017 . Consultado el 19 de septiembre de 2017 .
34. "Solar Orbiter: Resumen" . ESA . 20 de septiembre de 2018 . Consultado el 19 de diciembre de 2018 .
35. "Ciencia y tecnología de la ESA: resumen" . Sci.esa.inty . 28 de febrero de 2018 . Consultado el 20 de marzo de 2018 .
36. "Las primeras imágenes de Solar Orbiter revelan 'fogatas' en el Sol" . ESA. 16 de julio de 2020 . Consultado el 23 de enero de 2021 .

Enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Solar Orbiter .

• Página de inicio de Solar Orbiter - ESA
• Número especial sobre "La misión Solar Orbiter" en Astronomía y Astrofísica
• Solar Orbiter en eoPortal
• Página de inicio del instrumento METIS