Observatorio solar y heliosférico

El Observatorio Solar y Heliosférico ( SOHO ) es una nave espacial construida por un consorcio industrial europeo liderado por Matra Marconi Space (ahora Airbus Defence and Space ) que se lanzó en un vehículo de lanzamiento Lockheed Martin Atlas II AS el 2 de diciembre de 1995, para estudiar el Sol . También ha descubierto más de 4.000 cometas . ^{[2] [3]} Inició sus operaciones normales en mayo de 1996. Es un proyecto conjunto entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA . Originalmente planeado como una misión de dos años, SOHO continúa operando después de más de 25 años en el espacio.; la misión se ha ampliado hasta finales de 2020 con una posible prórroga hasta 2022. ^[4]

Observatorio solar y heliosférico (SOHO)

Concepto artístico de SOHO
Tipo de misión	Observación solar
Operador	ESA  / NASA
ID COSPAR	1995-065A
SATCAT no.	23726
Sitio web	sohowww.nascom.nasa.gov
Duración de la misión	2 años previstos 25 años, 5 meses y 22 días transcurridos
Propiedades de la nave espacial
Fabricante	Espacio Matra Marconi
Masa de lanzamiento	1.850 kg (4.080 libras) [1]
Masa de carga útil	610 kg (1340 libras) [1]
Dimensiones	4,3 m × 2,7 m × 3,7 m (14,1 pies × 8,9 pies × 12,1 pies) [1]
Energía	1500 vatios [1]
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento	2 de diciembre de 1995 (UTC) ( 02 / 12 / 1995T08Z )
Cohete	Atlas IIAS AC-121
Sitio de lanzamiento	Cabo Cañaveral LC-36B
Parámetros orbitales
Sistema de referencia	Sol – Tierra L 1
Régimen	Órbita de halo
Altitud de periapsis	206,448 km (128,281 millas)
Altitud de apoapsis	668,672 km (415,494 millas)
Época	planificado
Instrumentos CDS Espectrómetro de diagnóstico coronal CELIAS Carga, elemento, análisis de isótopos COSTEP Analizador de partículas supratérmicas y energéticas EIT Telescopio de imágenes ultravioleta extrema ERNE Experimento energético y relativista de núcleos y electrones GOLF Oscilaciones globales a bajas frecuencias LASCO Coronógrafo espectrómetro de gran ángulo MDI Generador de imágenes Michelson Doppler VERANO Medición UV solar de radiación emitida CISNE Anisotropías de viento solar UVCS Coronógrafo y espectrómetro UV VIRGO Variabilidad de la irradiancia solar
Insignia del sistema solar de la ESA para SOHO Horizonte 2000 Huygens  →

Además de su misión científica, es una fuente principal de datos solares casi en tiempo real para la predicción del clima espacial . Junto con Wind , ACE y DSCOVR , SOHO es una de las cuatro naves espaciales en las proximidades del punto Tierra - Sol L1 , un punto de equilibrio gravitacional ubicado aproximadamente a 0,99 unidades astronómicas (AU) del Sol y 0,01 AU de la Tierra. Además de sus contribuciones científicas, SOHO se distingue por ser la primera nave espacial estabilizada en tres ejes en utilizar sus ruedas de reacción como una especie de giroscopio virtual ; la técnica fue adoptada después de una emergencia a bordo en 1998 que casi resultó en la pérdida de la nave espacial.

Objetivos científicos

Los tres principales objetivos científicos de SOHO son:

• Investigación de la capa exterior del Sol, que consta de la cromosfera , la región de transición y la corona . Los instrumentos CDS, EIT, LASCO , SUMER, SWAN y UVCS se utilizan para la detección remota de esta atmósfera solar .
• Realización de observaciones del viento solar y fenómenos asociados en las proximidades de L ₁ . CELIAS y COSTEP se utilizan para observaciones del viento solar " in situ ".
• Sondeando la estructura interior del Sol. GOLF, MDI y VIRGO se utilizan para heliosismología .

Orbita

Animación de la trayectoria de SOHO

Vista ecuatorial

   Tierra   ·   SOHO

La nave espacial SOHO está en una órbita de halo alrededor del punto Sol - Tierra L1 , el punto entre la Tierra y el Sol donde el equilibrio de la gravedad del Sol (más grande) y la gravedad de la Tierra (más pequeña) es igual a la fuerza centrípeta necesaria para un objeto tenga el mismo período orbital en su órbita alrededor del Sol que la Tierra, con el resultado de que el objeto permanecerá en esa posición relativa.

Aunque a veces se describe como en L1, la nave espacial SOHO no está exactamente en L1 ya que esto dificultaría la comunicación debido a la interferencia de radio generada por el Sol, y porque esta no sería una órbita estable . Más bien se encuentra en el plano (en constante movimiento), que pasa por L1 y es perpendicular a la línea que conecta el Sol y la Tierra. Permanece en este plano, trazando una órbita de halo elíptica centrada alrededor de L1. Orbita a L1 una vez cada seis meses, mientras que la propia L1 orbita al Sol cada 12 meses, ya que está acoplado con el movimiento de la Tierra. Esto mantiene al SOHO en una buena posición para comunicarse con la Tierra en todo momento.

Comunicación con la Tierra

En funcionamiento normal, la nave espacial transmite un flujo continuo de datos de fotografías y otras mediciones a 200 kbit / s a ​​través de la Red de Espacio Profundo de la NASA de estaciones terrestres. Los datos de SOHO sobre la actividad solar se utilizan para predecir los tiempos de llegada de la eyección de masa coronal (CME) a ​​la tierra, por lo que las redes eléctricas y los satélites pueden protegerse de sus efectos dañinos. Las CME dirigidas hacia la tierra pueden producir tormentas geomagnéticas , que a su vez producen corrientes inducidas geomagnéticamente , en los casos más extremos creando apagones, etc.

En 2003, la ESA informó sobre la falla del motor paso a paso del eje Y de la antena , necesario para apuntar la antena de alta ganancia y permitir el enlace descendente de datos de alta velocidad. En ese momento, se pensó que la anomalía de la antena podría causar apagones de datos de dos a tres semanas cada tres meses. ^[5] Sin embargo, los ingenieros de la ESA y la NASA lograron utilizar las antenas de baja ganancia de SOHO junto con las estaciones terrestres DSN más grandes de 34 y 70 metros y un uso prudente del registrador de estado sólido (SSR) de SOHO para evitar la pérdida total de datos, con solo un flujo de datos ligeramente reducido cada tres meses. ^[6]

Casi pérdida de SOHO

La secuencia de eventos de Interrupción de la Misión SOHO comenzó el 24 de junio de 1998, mientras el Equipo SOHO estaba realizando una serie de calibraciones y maniobras de giroscopios de naves espaciales . Las operaciones continuaron hasta las 23:16 UTC cuando SOHO perdió el contacto con el Sol y entró en un modo de control de actitud de emergencia llamado Recuperación del Sol de Emergencia (ESR). El equipo SOHO intentó recuperar el observatorio, pero SOHO volvió a entrar en modo de emergencia el 25 de junio a las 02:35 UTC. Los esfuerzos de recuperación continuaron, pero SOHO entró en modo de emergencia por última vez a las 04:38 UTC. Todo contacto con SOHO se perdió a las 4:43 UTC y la interrupción de la misión había comenzado. SOHO estaba girando, perdiendo energía eléctrica y ya no apuntaba al sol. ^[7]

El personal experto de la ESA fue enviado inmediatamente desde Europa a los Estados Unidos para dirigir las operaciones ^{[ cita requerida ]} . Pasaron los días sin contacto del SOHO. El 23 de julio, el Observatorio de Arecibo y el Radar del Sistema Solar Goldstone se combinaron para localizar SOHO con radar y determinar su ubicación y actitud . SOHO estaba cerca de su posición predicha, orientado con su lado frente al panel reflector de superficie óptico frontal habitual apuntando hacia el Sol, y giraba a una revolución cada 53 segundos. Una vez que se ubicó SOHO, se formaron planes para contactar a SOHO. El 3 de agosto, se detectó un portador de SOHO, la primera señal desde el 25 de junio. Después de días de cargar la batería , se hizo un intento exitoso de modular el portador y la telemetría del enlace descendente el 8 de agosto. Después de que las temperaturas de los instrumentos se bajaron el 9 de agosto, Se realizó un análisis de datos y la planificación para la recuperación de SOHO comenzó en serio. ^[8]

El equipo de recuperación comenzó asignando la energía eléctrica limitada. Después de esto, se determinó la orientación anómala de SOHO en el espacio. La descongelación del tanque de combustible de hidracina congelada con los calentadores de control térmico del SOHO comenzó el 12 de agosto. Luego, se descongelaron las tuberías y los propulsores , y el SOHO se reorientó hacia el Sol el 16 de septiembre. Después de casi una semana de actividades de recuperación de autobuses espaciales y una corrección orbital maniobra, el autobús de la nave espacial SOHO volvió al modo normal el 25 de septiembre a las 19:52 UTC. La recuperación de los instrumentos comenzó el 5 de octubre con SUMER y finalizó el 24 de octubre de 1998 con CELIAS. ^[9]

Solo un giróscopo permaneció operativo después de esta recuperación, y el 21 de diciembre, ese giróscopo falló. El control de actitud se logró con disparos de propulsores manuales que consumían 7 kg de combustible por semana, mientras que la ESA desarrolló un nuevo modo de operaciones sin giro que se implementó con éxito el 1 de febrero de 1999. ^[9]

Instrumentos

Modelo a escala de la nave espacial del Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) en el Centro Espacial Euro en Bélgica

El módulo de carga útil SOHO (PLM) consta de doce instrumentos, cada uno de los cuales puede realizar una observación independiente o coordinada del Sol o partes del Sol, y algunos componentes de la nave espacial. Los instrumentos son: ^{[10] [11]}

• Espectrómetro de diagnóstico coronal ( CDS ), que mide la densidad, la temperatura y los flujos en la corona.
• Sistema de análisis de isótopos y elementos de carga ( CELIAS ), que estudia la composición iónica del viento solar.
• Colaboración integral de analizadores de partículas supratérmicas y energéticas ( COSTEP ), que estudia la composición de iones y electrones del viento solar. COSTEP y ERNE a veces se denominan conjuntamente COSTEP-ERNE Particle Analyzer Collaboration ( CEPAC ).
• Telescopio de imágenes ultravioleta extremo ( EIT ), que estudia la estructura y actividad coronal baja.
• Experimento energético y relativista de núcleos y electrones ( ERNE ), que estudia la composición de iones y electrones del viento solar. (Consulte la nota anterior en la entrada COSTEP).
• Oscilaciones globales a bajas frecuencias ( GOLF ), que mide las variaciones de velocidad de todo el disco solar para explorar el núcleo del Sol.
• Coronagrafo espectrométrico y de gran ángulo ( LASCO ), que estudia la estructura y evolución de la corona creando un eclipse solar artificial.
• Michelson Doppler Imager ( MDI ), que mide la velocidad y los campos magnéticos en la fotosfera para conocer la zona de convección que forma la capa exterior del interior del Sol y los campos magnéticos que controlan la estructura de la corona . El MDI fue el mayor productor de datos sobre SOHO . Dos de los canales virtuales de SOHO llevan el nombre de MDI; VC2 (MDI-M) transporta datos de magnetogramas MDI y VC3 (MDI-H) transporta datos de heliosismología MDI . El MDI no se ha utilizado para la observación científica desde 2011, cuando fue reemplazado por el generador de imágenes magnético y heliosísmico del Observatorio de Dinámica Solar . ^[12]
• Medición solar ultravioleta de radiación emitida ( SUMER ), que mide los flujos de plasma, la temperatura y la densidad en la corona.
• Anisotropías de viento solar ( SWAN ), que utiliza telescopios sensibles a una longitud de onda característica de hidrógeno para medir el flujo de masa del viento solar, mapear la densidad de la heliosfera y observar la estructura a gran escala de las corrientes de viento solar.
• Espectrómetro coronógrafo ultravioleta ( UVCS ), que mide la densidad y la temperatura en la corona.
• Variabilidad de la irradiación solar y las oscilaciones de la gravedad ( VIRGO ), que mide las oscilaciones y la constante solar tanto de todo el disco solar como a baja resolución, explorando nuevamente el núcleo del Sol.

Disponibilidad pública de imágenes

Las observaciones de algunos de los instrumentos pueden formatearse como imágenes, la mayoría de las cuales están disponibles en Internet para uso público o de investigación (consulte el sitio web oficial ). Otros, como los espectros y las mediciones de partículas en el viento solar , no se prestan tan fácilmente a esto. Estas imágenes varían en longitud de onda o frecuencia desde óptica ( Hα ) hasta ultravioleta extrema (UV). Las imágenes tomadas parcial o exclusivamente con longitudes de onda no visibles se muestran en la página SOHO y en otros lugares en color falso .

A diferencia de muchos telescopios terrestres y espaciales, el programa SOHO no asigna tiempo formalmente para observar propuestas sobre instrumentos individuales; Las partes interesadas pueden ponerse en contacto con los equipos de instrumentos a través del correo electrónico y el sitio web de SOHO para solicitar tiempo a través de los procesos internos de ese equipo de instrumentos (algunos de los cuales son bastante informales, siempre que no se alteren las observaciones de referencia en curso). Existe un proceso formal (el programa "JOP") para usar múltiples instrumentos SOHO en colaboración en una sola observación. Las propuestas de JOP se revisan en las reuniones trimestrales del Equipo de Trabajo Científico (SWT) y el tiempo de JOP se asigna en las reuniones mensuales del Grupo de Trabajo de Planificación Científica. Los primeros resultados se presentaron en Solar Physics , volúmenes 170 y 175 (1997), editado por B. Fleck y Z. Švestka.

Descubrimiento del cometa

"> Reproducir medios

Esta visualización presenta una pequeña muestra de los 9 años de cometas vistos por SOHO desde la perspectiva de un observador en un punto fijo sobre el plano de la eclíptica con el Sol en el centro.