Todos sabemos de la meteorología terrestre, que vemos y, en algunos casos,
sufrimos, y ahora empezamos a saber más de la meteorología espacial, que cada
vez es más un riesgo para esta sociedad nuestra, que cada vez confía más en la
tecnología. Pero, ¿y si estas dos meteorologías podrían afectarse e interactuar?
La respuesta, de acuerdo con los datos que existen, es un sí. Misiones anteriores
y actuales, como Dynamics Explorer, UARS, IMAGE o TIMED, han proporcionado
información de cómo la entrada de partículas energéticas procedentes de la
actividad solar (viento solar, CME’s) llegan a influir en la ionosfera, la capa
más alta de la atmósfera. Al tiempo, muchos satélites centrados en la
observación del clima terrestre han mostrado cómo vientos atmosféricos se
elevan, alcanzando la misma ionosfera. Ha llegado, al fin, el momento de
indagar en profundidad esta región de la atmósfera, en la que trabajan cientos
de satélites, y los astronautas de la ISS.
Para observar y entender la ionosfera, y sus cambios, el programa
Explorer ha optado por dos perspectivas. La primera la conseguirá ICON, el Explorador de Conexión
Ionosférica. Desde órbita baja, seguirá todo este movimiento proporcionando
datos muy detallados con un equipo de cuatro instrumentos. Con una misión base
de dos años, confían en conseguir la información suficiente como para entender
lo que sucede allí, y mitigar con ello los efectos sobre la tecnología. Como parte
de la serie Small Explorer, ICON se
basa en la plataforma LEOStar-2 de Orbital-ATK (ahora integrada en Northrop
Grumman), como RHESSI, AIM o NuSTAR. Se trata de un satélite de cuerda única, sin apenas redundancia.
La inmensa mayoría de sus funciones están dentro de una nueva característica: la
llamada Unidad de Aviónicas Maestra, que reúne el
ordenador de a bordo, el
sistema de control de actitud y el sistema de gestión energética. Para comunicaciones,
cuenta con un sencillo sistema de banda-S, no solo para contactar directamente
con las antenas terrestres, también usando los satélites TDRS, y se espera que
el satélite genere 1 GB de datos al día. Estabilizado en sus tres ejes para
orientarse, cuenta con lo habitual: unidad de referencia inercial, dos
escáneres estelares, sensores solares y 4 ruedas de reacción, con tres sistemas
de descompensación magnética, y no cuenta con ninguna propulsión. Para la
energía, un único panel solar con cinco secciones, alimentando los sistemas de
a bordo, y cargar al tiempo una batería de ion-litio. El control termal, el
básico: calentadores, radiadores y mantas multicapa. Lo dicho, la ciencia la
entregará un equipo de cuatro instrumentos. El principal es MIGHTI, Interferómetro Michelson para imágenes Globales de Alta
resolución de la
Termosfera y la Ionosfera. Deriva del sistema WINDII del satélite UARS, y su misión será la de recoger mediciones
de viento y temperatura a distancias desde 90 hasta los 300 km de altitud. Cuenta
con dos ópticas, situadas perpendicularmente a 45º y 135º de la dirección orbital
del satélite, mirando hacia el norte. En realidad, son dos sensores idénticos,
y cada uno está compuesto por un potente bafle para quitar exceso de luz, una
pupila de entrada, un par de espejos, cada uno a 45º, un grupo de lentes, un
interferómetro equipado con una rejilla fija y otra móvil, una serie de lentes,
espejos y filtros, hasta llegar a un sensor CCD de 2048 x 4096 pixels, dividido
en tres secciones, una que ocupa la mitad del sensor para un filtro de línea
verde (557.7 nm), y la otra mitad dividida entre el filtro de línea roja (630
nm) y una serie de cinco filtros infrarrojos centrados alrededor de los 762 nm.
El segundo es FUV, espectrógrafo de imágenes de Ultravioleta Lejano. Contiene
una
cámara y un espectrógrafo combinados, y ambos sistemas reciben la luz de una
torreta móvil que permitirá apuntar el sistema en distintas direcciones. Una vez
dentro, la luz llega a un espejo de escaneo, que dirige la luz al espejo
primario, de ahí, a una rejilla, que divide la luz en las dos longitudes de
onda a las que es sensible el aparato, alcanzando un espejo secundario. Este espejo
divide todavía más la luz, entregando cada longitud de onda (135.7 y 157 nm) a
un conjunto propio de espejos, alcanzando cada uno un sensor CCD, sobre el que
hay antes un convertidor ultravioleta, que transforma los fotones ultravioleta
en fotones de luz visible, a los que son sensibles los CCD. Su labor es la de
crear imágenes de composición de la termosfera de día, y de noche, obtener
perfiles de composición y altitud de la densidad de iones en la cara nocturna.
EUV, el espectrógrafo de Ultravioleta Extremo, servirá para obtener mediciones de los perfiles de altitud del
brillo de aire en luz de ultravioleta extremo
asociado al oxígeno cargado positivamente situado a altitudes a partir de los
200 km. en longitudes de onda de 61.7 y 83.4 nm. El diseño es relativamente
sencillo, con una apertura con potentes bafles, una abertura de dimensiones
reducidas, rejilla de difracción con recubrimiento de cromo, iridio y otras
sustancias, y una placa microcanal como sensor. Y por último, el IVM, Medidor
de Velocidad de Iones. En realidad porta dos, y cada uno dispone de lo mismo:
un analizador de potencial retardante, y un medidor de deriva de iones. El primero
es un sensor planar, con una apertura circular, rejillas semitransparentes, y
un sensor de estado sólido, para estudiar el flujo de plasma. En cuanto al
segundo, también es un sensor planar, con sistemas de rechazo y supresión, y un
sensor sólido dividido en cuatro secciones. En funcionamiento, recogerá datos
sobre la deriva de iones alrededor del satélite, la temperatura de los mismos
iones y la densidad total de electrones a su alrededor. En total, son tres
sistemas remotos, y uno in-situ, y todo este conjunto está controlado por el Paquete
de Control de Instrumentos, que gestiona y dirige toda la información al
grabador de datos de a bordo. La masa total del satélite es de 288 kg.
Debido a sus pequeñas dimensiones y masa, el lanzador seleccionado ha
sido el Pegasus-XL. Montado bajo la
panza del avión portador Stargazer,
volará desde Cabo Cañaveral hasta una zona en la horizontal de Daytona. El día del
lanzamiento, previsto para el 26 de octubre, el Stargazer despegará desde la base de Florida, volará en la dirección a la
que debe lanzar a ICON y, llegado a
unos 10.000 metros, lo lanzará. El proceso durará unos 10 minutos, y cuando
todo acabe, el satélite estará en una órbita a 575 km. de altitud, inclinada
sobre el ecuador 27º.
Como ya hemos dicho, serán dos años de misión, en los que estudiará
desde cerca la termosfera y la ionosfera, y las turbulencias que se dan allí
como consecuencia del contacto entre la meteorología terrestre y la espacial. Pero
no es la única herramienta que estudiará estos fenómenos, ya que otra lo hará desde
más lejos. La misión GOLD (Observaciones
a escala Global del Limbo y el Disco) está diseñada para hacerlo desde órbita
geoestacionaria. En realidad, es el primero de toda una nueva generación de
misiones, más baratas, más rápidas en su desarrollo, y capaces de proporcionar
ciencia nueva. No es un satélite al completo, sino el instrumento en sí, que es
una carga útil huésped de un satélite de telecomunicaciones, del que se
aprovecha para el viaje al espacio, para sus comunicaciones, energía y control
de actitud. GOLD se encargará de
observar los efectos de las tormentas geomagnéticas en la atmósfera terrestre,
analizar cómo responde la atmósfera a la actividad global, de forma global,
además de la propagación de ondas y mareas procedentes de las capas bajas
atmosféricas hasta la termosfera, y estudiar la ionosfera ecuatorial acerca de
la formación y la evolución de las irregularidades en la densidad del plasma
allí. Para ello, se construyeron dos sistemas idénticos, uno junto al otro. Cada sistema posee una apertura de
30 x 30 mm., un espejo de escaneo, un par de
espejos, una rejilla, y el sensor, una placa microcanal. En total, son 150 mm.
de longitud focal. Es curioso el sistema porque posee tres aberturas para
espectrografía, y el espejo de escaneo tiene dos lados, levemente inclinados,
permitiendo así escanear todo el disco terrestre simplemente rotando el espejo
hasta casi los 180º. Los dos canales registran las mismas longitudes de onda de
luz ultravioleta, entre 132 y 162 nm, lo que le hace sensible a diversos
constituyentes de la termosfera como oxígeno atómico o nitrógeno molecular. El satélite
portador es el SES-14, construido
partiendo de la plataforma Eurostar E3000, la primera completamente eléctrica
en su propulsión, gracias al uso de motores iónicos de efecto Hall para todas
sus maniobras. Con unas dimensiones de 7 x 5.4 x 2.7 metros, desplaza una masa
de 4423 kg. en el momento del lanzamiento. El realidad, GOLD ya está en órbita,
lleva desde el 25 de enero, pero si no ha llegado todavía a su órbita de
trabajo, previsto para los próximos dos meses, es por un problema durante el
lanzamiento, con el sistema de guiado del Ariane
5-ECA, en el que un valor erróneo provocó una
inclinación excesiva: 21º, en
vez de los 3º previstos. Por suerte, al disponer de motores iónicos, la
viabilidad de la misión no ha sufrido debido a esto, y aunque llegará tarde a
su posición en órbita geoestacionaria (47.5º Oeste), la vida útil del satélite,
y de GOLD, no se ha acortado. La situación
geoestacionaria sobre el continente americano permitirá obtener mediciones
continuas de una misma zona terrestre, y cómo varia a lo largo del día,
observará el ciclo día-noche, y con el tiempo, juntar una base de datos que
enseñe cómo responde la atmósfera terrestre a la actividad solar.
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| Primera luz de GOLD, 11 de septiembre del 2018, 135.6 nm, oxígeno atómico |
Dos misiones distintas, pero un objetivo común. Son dos misiones de un
presupuesto relativamente escaso, pero capaces de ofrecer potentes prestaciones
para estudiar un aspecto de nuestro planeta poco entendido, con ICON observando desde cerca, y GOLD desde muy lejos. Desde aquí, toda
la suerte.
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