Puede que no sea la más llamativa, ni la más espectacular, ni siquiera la más apasionante. Sin embargo, bajo nuestro punto de vista, su misión tiene una importancia capital para comprender la relación entre la Tierra y el Sol, y sus efectos con nuestras actividades. Pero antes, un inciso, relacionado con la misión.
Es posible que si os preguntáramos qué es la meteorología, respondierais: por supuesto, cómo no lo vamos a saber. Todos la sufrimos: Calor abrasador, tormentas, rayos, granizadas, etc., tienen un gran efecto sobre la sociedad. Pero, ¿y si preguntamos por la meteorología espacial? Seguramente recibiríamos alguna respuesta del tipo: ¿es que acaso llueve en el espacio? La verdad es que la respuesta es un poco más compleja, y aquí estamos nosotros para intentar responder dudas. Desde el descubrimiento del viento solar, y el estudio de su variabilidad, hemos comprobado que tiene un gran efecto sobre la magnetosfera terrestre, que posteriormente se puede trasladar a la misma Tierra. Al igual que el clima terrestre, en la meteorología espacial existen momentos de calma y épocas muy turbulentas.
La meteorología espacial depende exclusivamente de la actividad solar, que se rige por sus ciclos de 11 años. Sus efectos se sienten principalmente en la magnetosfera, la ionosfera, y en la alta atmósfera, y pueden poner en peligro los vehículos espaciales o buena parte de la infraestructura en la superficie. En los momentos de mínima actividad solar, se dice que hay calma en la meteorología espacial. En el máximo solar, muchos eventos solares provocan cambios bruscos en la magnetosfera terrestre que provocan a su vez cambios en la atmósfera. Las fuentes de meteorología espacial son varias: eyecciones de masa coronal (CME), sucesos muy energéticos generados en el campo magnético solar que provocan la expulsión de enormes nubes de material y partículas energéticas altamente cargadas que alcanzan la Tierra en dos días. Suelen generar las maravillosas auroras, pero son tremendamente peligrosas para los satélites orbitales (y no digamos astronautas) y pueden afectar grandemente a las redes de energía terrestres; llamaradas solares, que son sucesos que liberan grandes cantidades de rayos X que expulsan una gigantesca cantidad de energía. Uno de estos eventos puede provocar que la atmósfera se expanda, provocando que los satélites sufran una resistencia “aerodinámica” consistente en una reducción de la altitud deseada; regiones de interacción corrotantes (CIR), que son los conductores del viento solar, que varía de velocidad dependiendo de la actividad de la atmósfera solar y su magnetosfera. Debido a esta variabilidad del viento solar, se pueden provocar perturbaciones geomagnéticas en el entorno terrestre, provocando una acumulación de partículas energéticas; tormentas geomagnéticas, que se producen con el contacto de una CME o con el campo magnético interplanetario. A causa de uno de estos fenómenos, la potencia de la magnetosfera terrestre disminuye, permitiendo que las partículas cargadas procedentes de Helios o del espacio profundo entren en contacto con la atmósfera, provocando igual peligro para todo lo que se encuentre en sus cercanías. Si es importante pronosticar la meteorología aquí abajo, aún más lo es allí arriba. Satélites de la red GPS, de estudios del medio ambiente terrestre, la propia ISS y sus astronautas, así como gobiernos, deben conocer con margen suficiente cuál es la actividad solar para no poner en riesgo la infraestructura tecnológica en la superficie. Una CME que se introduzca en la Tierra puede provocar que las redes de energía de una zona de nuestro planeta se sobrecargue de energía, provocando incrementos peligrosos que pueden destruir por completo transformadores eléctricos, centrales productoras y tendidos, dejando a toda una región (o a varios países enteros) sin suministro eléctrico, y con ello, sin suministro de agua y/o calefacción. Actualmente tenemos varios satélites que estudian al Sol y sus ciclos de actividad. El principal es el veterano SOHO, que desde diciembre de 1995 lleva estudiando a Helios continuamente. Bajo el programa de Sondas Terrestres y Solares, se continúa con esta monitorización, tan vital para todos. El satélite TIMED lleva desde el 2001 examinando la alta atmósfera terrestre (una región muy poco explorada) para ver como evoluciona al contacto con la actividad solar, mientras que el dúo de sondas STEREO ha contribuido grandemente en los pronósticos de la meteorología a base de estudiar las CME’s en tres dimensiones en combinación con SOHO. Otras sondas, como Wind o ACE, también contribuyen con sus mediciones sobre el viento solar y los campos magnéticos interplanetarios a pronosticar los eventos de la meteorología espacial. Ahora, la NASA ha puesto en órbita una misión cuyo objetivo es estudiar la relación de la meteorología espacial en los cinturones de radiación de Van Allen, un aspecto muy poco conocido.
El proyecto incluye la construcción de dos satélites gemelos, que cargan el mismo conjunto de instrumentos para estudiar la extensión espacial y temporal de los cinturones de radiación, así como su contenido de partículas energéticas. Cada satélite se estructura de la misma forma. El bus es una caja hexagonal de aluminio con unas medidas de 1.8 metros de largo por 1.3 de alto, a base de un cilindro central y placas homogéneas y en forma de panal de abeja. Carga cuatro paneles solares desplegables, dos mástiles y un rico equipamiento. El ordenador usa como procesador principal el RAD750, usado en misiones de espacio profundo como Deep Impact, Mars Reconnaissance Orbiter, Juno, GRAIL o Curiosity. Posee una memoria RAM de 16 MB, mientras que el almacenamiento corre a cargo de un grabador de datos SD de 16 GB. Además, el sistema informático posee componentes altamente tolerantes a la radiación, para evitar que los sistemas de a bordo dejen de funcionar a causa de una dosis excesiva. Las comunicaciones las gestiona un transmisor de banda-S, unido a dos antenas para transmisión y recepción de datos y telemetría. Estas antenas están situadas de manera que permite un contacto permanente con Tierra, una en la parte superior y otra en la inferior. El sistema es capaz de transmitir 2 Mbps., permitiendo que cada satélite envíe diariamente hasta 6.61 GB de información. Los paneles solares están sujetos a la plataforma superior del bus, dando una forma de cruz a cada satélite, proporcionando una envergadura de 3.2 metros, y generando la suficiente energía para los sistemas de a bordo, almacenándola en sus baterías para funcionar durante los eclipses. Están estabilizadas por giro, a un ratio de 5 rpm., controlado por un grupo de 8 propulsores, que se encargan además de las correcciones de órbita y cambios en la velocidad de cada vehículo. El sistema de control de actitud se complementa con
sensores solares y escáneres estelares. Además, el eje de rotación fluctuará entre los 15º y los 27º para evitar un exceso de insolación. El equipo científico está formado por 5 componentes. El primero recibe el nombre de ECT, o Juego de Partículas Energéticas, Composición y Plasma Termal. Su misión es realizar las mejores mediciones de la magnetosfera interna de la Tierra en la historia a base de medir la velocidad, dirección y composición de las partículas de los cinturones de radiación. Está compuesto por tres instrumentos: MagEIS (Espectrómetro de Iones y Electrones Magnéticos) es un aparato que comprende cuatro sensores, uno de alta energía, dos de media energía, y uno de baja energía. Su labor es realizar las mediciones más claras posibles de los electrones e iones energéticos. HOPE (Espectrómetro de Masa de Helio, Oxígeno, Protones y Electrones) analizará los iones de helio y oxígeno así como los protones y electrones que encuentre en torno a cada satélite. REPT (Telescopio de Protones y Electrones Relativísticos) se encargará de observar y analizar lo que suceda en los eventos de tormentas geomagnéticas. REPT medirá el rango más alto de energía, HOPE el rango medio y MagEIS el rango bajo en los cinturones de radiación. En conjunto, el objetivo de ECT es establecer qué procesos físicos provocan aumentos de energía durante las tormentas geomagnéticas, averiguar los mecanismos dominantes de pérdida de electrones relativísticos en los cinturones, observar cómo trabaja el entorno de plasma de la magnetosfera interna para controlar la aceleración y pérdida de partículas en los cinturones, y desarrollar modelos para mejorar los pronósticos de los efectos de la meteorología espacial en los cinturones. EMFISIS, Juego de Instrumentos y Ciencia Integrada de Campo Eléctrico y Magnético, proporcionará los primeros estudios esenciales de ondas de plasma en los campos magnéticos y eléctricos para desvelar su interacción con los cinturones de radiación que provocan la aceleración, el transporte y la pérdida de partículas. Para ello, dispone de dos tipos de magnetómetros: MAG es un magnetómetro de núcleo saturado triaxial que se encarga de estudiar el campo magnético terrestre en general para ver su variabilidad lenta, mientras que MSC, Magnetómetro de Bobina de Búsqueda Magnética, prestará atención a la rápida variación en la potencia y en las ondas del campo magnético terrestre. Cada magnetómetro se sitúa al final de los dos mástiles, que se prolongan 3 metros más allá de los paneles solares de los que nacen, y proporcionan una envergadura de 8.1 metros una vez en su sitio. Además de estos instrumentos posee una unidad de procesamiento de
datos central con una capacidad de almacenamiento de 500 MB. Usando EMFISIS se espera obtener detalles acerca de la diferenciación entre los procesos que afectan a la aceleración, transporte, precipitación y pérdida de partículas de los cinturones, así como comprender los efectos de un tipo de corriente denominada de “anillo” y otros fenómenos de las tormentas geomagnéticas sobre los iones y electrones de los cinturones, junto con la determinación de cómo y por qué esta corriente de “anillo”, y fenómenos asociados, varían durante las tormentas geomagnéticas. EFW, Juego de Campos Eléctricos y Ondas, se encarga de detectar y seguir cambios en las fuerzas eléctricas a lo largo de la región de los cinturones de radiación. Está compuesto por diversas antenas extensibles: dos de ellas se extienden 50 metros desde lados opuestos del bus de cada satélite, dos de 40 metros nacen también de lados opuestos en el bus, separados 90º de las de 50 metros, observando por todo el plano de rotación. Para evitar variaciones en el ratio de rotación, cada una de estas antenas está enrollada en carretes como los de las cañas de pescar, y se extenderán de forma lenta. Junto con estas antenas, del eje de rotación (del centro de las plataformas superior e inferior) aparecen dos mástiles extensibles de 6 metros cada uno, con sensores ubicados en sus finales. Usando toda esta red de antenas (que le proporcionan a cada satélite una envergadura de 101.7 metros y una altura de aproximadamente 15 metros), que incluyen en su final una esfera del tamaño de una pelota de baseball, los investigadores serán capaces de comprender cómo las partículas altamente cargadas son aceleradas, dispersadas y transportadas por los cinturones de radiación. RBSPICE, Experimento de Composición de Iones de RBSP, es un instrumento con la labor de estudiar cómo se comporta en torno a la Tierra la corriente de “anillo”, una corriente eléctrica de partículas atrapadas por la magnetosfera que rodea por completo nuestro planeta. Este instrumento está especializado en detectar protones de media energía, electrones e iones en función a la energía y al ángulo, siendo capaz de medir el amplio campo de energías esperadas en la corriente de anillo, su intensidad y la composición de los iones tanto en los momentos de calma como en los eventos de tormentas geomagnéticas. Con RBSPICE, se podrán observar los efectos de esta corriente de “anillo” y diversos fenómenos solares sobre los cinturones de Van Allen, a la vez que permitirá detectar fenómenos desconocidos que provocan que esta corriente varíe durante las tormentas geomagnéticas. Gracias a los datos que proporcione, se podrán realizar modelos de predicción del comportamiento de los cinturones de radiación que serán usados para poner a salvo a otros satélites, así como mostrará la contribución de las tormentas geomagnéticas a la alimentación que sostienen a los cinturones de radiación. Y por último RPS, Espectrómetro de Protones Relativísticos. Este instrumento se centra en el estudio del cinturón de Van Allen interior, y a un tipo muy concreto de protones que pueden poner en grave peligro tanto a satélites como a astronautas. Para ello, tratará de resolver la cuestión de cómo los eventos de partículas energéticas solares, grandes tormentas magnéticas y ondas de choque interplanetarias afectan a esta zona. De esta manera, podrá observar cómo la desintegración de neutrones de albedo de los rayos cósmicos provoca el sostenimiento del cinturón de radiación interno a base de alimentarlo con protones, como resultado del choque con la atmósfera terrestre. Usando sus datos los científicos serán capaces de estudiar un ámbito bastante poco conocido, el de los protones de alta energía almacenados allí, que actualmente está sobreestimada. Además de esta tarea científica, RPS proporcionará a los ingenieros la base de un nuevo modelo estándar para el diseño de satélites resistentes a la radiación, básicamente porque lo que se conoce de estos ambientes es poco, y en algunos casos, nulo. En total, cada satélite posee 8 instrumentos que adquirirán datos de estas zonas prácticamente por primera vez. Además, estos instrumentos tienen la enorme ventaja de que funcionan cada uno de manera independiente, de manera que cada grupo científico asignado a cada instrumento puede trabajar con él sin interferir la labor del resto. Una vez los dos satélites fueron terminados y recibieron su carga de combustible, desplazaban una masa de 647.6 kg. para RBSP-A y 666.6 kg. para RBSP-B (a causa de que carga los mecanismos de unión y expulsión entre los dos vehículos), y en el momento del lanzamiento daban un peso en báscula de 1314.2 kg.
Para situarlos en el espacio, se ha recurrido a uno de los más usados de la actualidad: el Atlas V-401, la misma configuración que situó en el espacio a su compañera de programa SDO. Pero la verdad es que el lanzamiento ha sido toda una odisea. Estaba programado para el 24 de agosto, pero la fecha no se cumplió por un problema de comunicación entre el lanzador y el control de tierra. El 25 no se pudo por un empeoramiento del tiempo, mientras que el 26 se tomó la decisión de dejarlo para el 30 ante la proximidad del huracán Isaac. Finalmente se cumplió, y actualmente tenemos a esta pareja rodeándonos, preparándose para ponerse a pleno rendimiento.
¿Por qué dos satélites en vez de uno? Básicamente, para cumplir los requisitos del programa. Un satélite no sería práctico: si la misión solo actuara con un único vehículo, estaríamos muestreando estas zonas, pero seríamos incapaces de observar en tiempo real como varían en contacto con los fenómenos solares. Para ello, los dos satélites serán colocados en órbitas muy parecidas para que la zona del espacio examinada por la primera sea analizada por la segunda poco tiempo después. Si esta región explorada ha cambiado de alguna forma entre el paso de una y otra, se podrán construir los modelos de predicción tan largamente buscados.
Con un periodo de misión principal de dos años (con capacidad de estar bastantes más) esta pareja podrán proporcionarnos detalles muy importantes. En una sociedad tan tecnológica como la actual, no podemos dejar que los fenómenos solares nos afecten. Son demasiadas las cosas que dependen de la tecnología, y cualquier llamarada solar o evento similar podría destrozar gran parte de nuestra infraestructura. Para los que dicen que invertir en misiones espaciales es tirar el dinero, nosotros les responderemos que si cada vez hay más artefactos espaciales allí arriba es precisamente para que el mundo sea consciente de los peligros que nos acechan de todas partes del universo, y también de lo “burros” que somos al creernos lo más del mundo. Estamos a merced de la naturaleza, y con misiones como esta lo que conseguiremos será paliar sus efectos cada vez mejor, pero habrá que seguir atentos. Un momento de despiste, y toda la civilización se derrumbará como un castillo de naipes ante el violento soplo del Sol. Mucho ojo.
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