ESA

Se han recopilado y analizado recuerdos del impacto solar de siete naves espaciales de la ESA en un estudio, el primero de su tipo, para comprender mejor el entorno de radiación en el espacio. Se han utilizado enormes cantidades de datos de ingeniería para revelar el impacto de fenómenos meteorológicos espaciales extremos en naves espaciales de todo el Sistema Solar donde no hay observaciones científicas disponibles, con implicaciones para el diseño futuro de naves espaciales, la ciencia de la meteorología espacial y nuestra comprensión de los riesgos que plantean para los seres humanos y vida robótica fuera del escudo protector de la Tierra.

Cada nave espacial se lanza con un propósito y, en el caso de las misiones científicas, los instrumentos a bordo son la clave para cumplirlo. Ya sea el telescopio extremadamente sensible de Gaia que está mapeando más de mil millones de estrellas en la galaxia, o la cámara estéreo de alta resolución de Mars Express que está revelando la topografía del Planeta Rojo, las naves espaciales generalmente tienen sus "ojos" enfocados en cosas y fenómenos que los humanos quiero entender.

Pero al igual que nosotros, las naves espaciales también tienen cuerpos que sienten lo que les sucede y recuerdos que almacenan la historia de sus experiencias durante años, a veces décadas, en el espacio.

Esta información, denominada "datos de mantenimiento" y considerada principalmente una herramienta de ingeniería, tal vez se haya pasado por alto en términos de los conocimientos científicos que revela sobre los entornos en los que habitan nuestras misiones, y en lo que respecta al Planeta Rojo, donde algún día también Espero llamarlo hogar.

Se ha completado un primer estudio de viabilidad exhaustivo que analiza años de 'entradas de diario' de archivo de siete misiones de la ESA repartidas por todo el Sistema Solar, centrándose en uno de los fenómenos meteorológicos más peligrosos en el espacio para la exploración humana y robótica actual y futura: las partículas energéticas solares. eventos…

El 'clima espacial' es completamente diferente al clima terrestre, pero las partículas energéticas solares (PES) podrían verse como 'granizos' atómicos acelerados a velocidades inimaginablemente rápidas. Se trata de partículas emitidas por el Sol, principalmente protones, pero también partículas más grandes como núcleos de helio (con dos protones y dos neutrones) y "iones HZE".

Los iones HZE se crean cuando los núcleos de elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, es decir, con tres protones o más, son despojados de sus electrones y, por tanto, ya no son neutros sino que están cargados eléctricamente.

Estas partículas son emitidas constantemente por el Sol en todas direcciones (el viento solar), pero con frecuencia reciben un enorme empujón cuando el Sol entra en erupción con enormes erupciones solares y eyecciones de masa coronal.

El resultado son ondas masivas de partículas cargadas, arrastradas por estas erupciones y aceleradas cerca de la velocidad de la luz. Pueden penetrar el campo magnético de la Tierra y representar un importante peligro de radiación para las naves espaciales y los astronautas.

Comprender la distribución y el movimiento de las partículas energéticas solares en todo el Sistema Solar es importante, pero difícil, ya que requiere instrumentos repartidos por el espacio para detectarlas y comprender cómo viajan.

Se han recopilado y analizado datos de sensores de ingeniería a bordo de Rosetta, ExoMars TGO, Mars Express, Venus Express, Solar Orbiter, BepiColombo y Gaia, revelando detecciones simultáneas de eventos de partículas energéticas solares en diferentes lugares del Sistema Solar. El estudio muestra que estas misiones proporcionan una buena red de detecciones de partículas solares en lugares donde no hay observaciones científicas disponibles.

Las naves espaciales tienen muchos detectores de mantenimiento en diferentes posiciones que monitorean su salud general y la de sus cargas útiles: instrumentos científicos. Entre ellos se encuentran los contadores de memoria de Detección y Corrección de Errores (EDAC), y su función es proteger las memorias en la computadora de una nave espacial de errores causados ​​por partículas energéticas que golpean los chips de computadora: “bit-flips causados ​​por perturbaciones de un solo evento”.

Los eventos de partículas solares se pueden inferir a partir de un aumento repentino de errores contados, del orden de decenas por día, registrados por los contadores EDAC. Por ejemplo, un evento de partículas solares ocurrido el 7 de marzo de 2012 se muestra en los datos como uno de los más grandes jamás presenciados en Marte y Venus, "sentido" por Mars Express y Venus Express. Los rastreadores de estrellas de Venus Express, que ayudan a orientar la nave espacial, incluso quedaron cegados durante cinco días por el evento.

La detección indirecta de estos eventos podría ser muy importante para los modeladores del viento solar y los estudios sobre cómo las partículas y los "transitorios" se propagan a través del Sistema Solar.

Las misiones del estudio difieren enormemente, con naves espaciales nuevas como BepiColombo frente a la más antigua todavía en funcionamiento, Mars Express, diseñada ya en los años 90. Sus posiciones en el Sistema Solar, sus diferentes tecnologías y materiales, y las diferentes ubicaciones de sus sensores proporcionan resultados interesantes.

Mars Express es más sensible a los eventos de partículas energéticas solares (SEP) que cualquiera de los demás, sintiendo casi todos y cada uno de ellos, con Venus Express y Rosetta no muy lejos. BepiColombo y Solar Orbiter tienen a bordo instrumentos científicos destinados a estudiar estos eventos, por lo que se utilizaron como comparaciones directas.

"Los entornos extremos en los que operan las misiones pueden ejercer una gran presión sobre el hardware de la nave espacial. Esto puede significar que, aunque hayan sido diseñados para estos escenarios, no siempre se comportan exactamente como nos gustaría, especialmente cuanto más vieja se vuelve la nave espacial. ", añade Simon Wood, ingeniero de operaciones de naves espaciales de Mars Express. "Datos de ingeniería como este siempre han sido vitales cuando se realizan misiones a través del espacio profundo, pero es emocionante saber que décadas de esta información también se pueden utilizar para construir una imagen científica del planeta. Sistema Solar. Es por eso que nunca tiramos nada a la basura: no sabes qué secretos se almacenan en los datos transmitidos desde el espacio".

Hay mucho que aprender de estos resultados tanto para la ciencia como para la ingeniería. Para la ciencia, la distribución y propagación de los SEP en todo el Sistema Solar se puede entender desde lugares lejanos donde no hay instrumentos científicos disponibles.

Para la ingeniería, estos recuerdos desenterrados deberían ser útiles para aprender más sobre qué tan bien protegidas están las naves espaciales de la radiación solar, sobre cómo y por qué se activan advertencias a bordo que conducen a 'Modos Seguros' innecesarios y costosos, y tal vez estos datos podrían incluso ser útiles. para avisos en tiempo real de actividad solar.

Con el tiempo, todos estos datos estarán disponibles públicamente en el Archivo de Ciencias Planetarias de la ESA, pero con miles de parámetros de mantenimiento y muchos miles de terabytes de datos, será necesario organizarlos de una manera que sea accesible y tenga sentido para los científicos que quieran úsalo.

"Las naves espaciales se lanzan con instrumentos, cargas útiles, y se piensa 'genial, hará ciencia con eso', pero una nave espacial es mucho más", dice Beatriz Sánchez-Cano, autora principal del artículo y parte de Mars Express Science. equipo de la Universidad de Leicester.

“Los contadores de memoria revelan mucho, pero también lo hacen los impactos del polvo en los paneles solares, que nos informan sobre micrometeoritos y desechos espaciales, y los grandes cambios de temperatura también tienen su efecto. Este tipo de experiencia vivida por los satélites también contribuye a la ciencia, y es todo esto en conjunto lo que realmente hace que estas misiones sean increíbles y fantásticas”.

Con cuidado y curiosidad continuos, las naves espaciales pueden revelar mucho más de lo que fueron diseñadas inicialmente, lo que de hecho desarrollará nuevos instrumentos en el espacio y aumentará su rendimiento científico. Si miramos, descubrimos que el Sistema Solar está dejando su huella en nuestros exploradores espaciales, y necesitamos entender cómo se siente eso antes de que podamos explorarlo nosotros mismos de manera segura.

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