La histórica misión de la NASA para “tocar el Sol” se ha encontrado con un fuerte bombardeo de polvo que ha sorprendido a los científicos y ha dado como resultado algunos datos nuevos y fascinantes sobre el entorno cada vez más hostil en el que se encuentra la Sonda Solar Parker.
Lanzada en 2018, la Sonda Solar Parker ha completado nueve de sus 24 órbitas estelares programadas. Cada órbita acerca la nave espacial cada vez más al Sol, lo que permite observaciones científicas sin precedentes de los vientos solares y la corona exterior de nuestra estrella anfitriona. La sonda acabará sucumbiendo al intenso calor y la radiación del Sol, pero eso no debería suceder hasta dentro de cuatro años.
Aunque todavía estamos en una etapa temprana de la misión, las condiciones de trabajo de la nave espacial están empezando a ponerse un poco intensas. Pequeños granos de polvo se estrellan cada vez más contra la sonda a alta velocidad, lo que resulta en explosiones de plasma y nubes de escombros. Las constantes colisiones están teniendo un efecto medible en la sonda y su capacidad para hacer su trabajo, pero los científicos no esperan que estos impactos sean una amenaza para la misión. Estos hallazgos se presentarán a finales de esta semana en la 63ª Reunión Anual de la División de Física del Plasma de APS en Pittsburgh.
Ya se había predicho que la sonda solar Parker encontraría polvo interplanetario y que este polvo podría interferir con sus mediciones científicas. Otras naves espaciales, como las sondas Voyager, encontraron entornos similares, pero los científicos de la misión Parker no anticiparon el alto número y la gravedad de los impactos, ni las explosiones de plasma y el daño resultante en la sonda (aunque sea leve en este momento). La buena noticia es que estas observaciones están produciendo nuevos datos científicos, al mismo tiempo que demuestran que Parker fue construida para sobrevivir.
“Estas observaciones son ‘alegres sorpresas’ en el sentido de que las explosiones de impacto producen nubes de material tan densas que podemos observar la física fundamental del viento solar operar de una manera que no sería posible de otro modo”, explicó David Malaspina, científico investigador del Laboratorio de Atmosférico y Física Espacial en la Universidad de Colorado, en un correo electrónico. “También son ‘alegres sorpresas’ en el sentido de que los impactos hasta ahora no han sido lo suficientemente grandes como para superar el blindaje contra impactos de polvo diseñado en gran parte de la Sonda Solar Parker”.
La NASA solicitó específicamente esta investigación: revisar las predicciones de daños catastróficos por polvo a la luz de los datos recién registrados de la sonda. El equipo investigó los impactos de polvo más grandes, los “que liberan la mayor cantidad de energía, perturban las mediciones de la nave espacial de manera más severa y [desprenden] la mayoría de los desechos de la nave espacial”, explicó Malaspina.
La evidencia de impactos a hipervelocidad fue registrada por los sensores de campo magnético de la sonda y las cámaras a bordo. El polvo dañino es muy pequeño, mide entre 2 y 20 micrones de diámetro, que es menos de una cuarta parte del ancho del cabello humano. Pero el problema no es el tamaño de los granos, sino la velocidad a la que golpean la nave espacial.
La Sonda Solar Parker es el objeto más rápido construido por humanos, con una velocidad heliocéntrica (es decir, velocidad relativa al Sol) que alcanza los 644.000 km/h. Las partículas de polvo se estrellan contra la sonda a velocidades superiores a las 11.000 kilómetros por hora, lo que hace que se vaporicen y luego se ionicen al contacto (la ionización ocurre cuando los átomos se separan en iones y electrones, lo que resulta en ese estado de la materia conocido como plasma). La explosión de plasma resultante dura menos de una milésima de segundo. Las más grandes generan nubes de escombros que se alejan de la sonda.
El equipo detectó estas perturbaciones en el entorno electromagnético de Parker, pero la evidencia de colisiones se vio en forma de artefactos de datos. Escamas metálicas y virutas de pintura se desprenden durante las colisiones, y estos escombros crean rayas en las imágenes tomadas por las cámaras científicas y de navegación de la sonda.
El número total de colisiones asciende ahora a decenas de miles, y la sonda ha soportado periodos intensos durante los cuales ha sido golpeada por granos de polvo a hipervelocidad una vez cada 12 segundos en promedio, según Malaspina. La mayoría de los impactos no producen escombros ni densas nubes de plasma, pero el equipo logró identificar alrededor de 250 impactos de muy alta energía que ocurrieron durante las primeras ocho órbitas al Sol de Parker.
El volumen creciente de los impactos crece en función de la velocidad de la Sonda Solar Parker. Malaspina lo comparó con conducir en una tormenta: “Cuanto más rápido conduces, más intensamente golpea el parabrisas”, dijo. Aun así, las mediciones de la densidad del polvo en el sistema solar interior han revelado más polvo del esperado, agregó Malaspina.
Hasta la fecha, los impactos no han causado ningún daño catastrófico a la sonda. El escudo de compuesto de carbono de 11,43 cm de espesor de Parker tiene mucho que ver con esto, ya que la nave puede soportar temperaturas externas que alcanzan casi 1377 ºC. Dicho esto, un instrumento de partículas energéticas ha comenzado a degradarse; los impactos han hecho un agujero en el dispositivo, “permitiendo que la luz solar llegue a los sensibles detectores del instrumento y aumente sus niveles de ruido”, explicó Malaspina, que no está preocupado. Incluso teniendo en cuenta la mayor densidad del polvo, “las predicciones actualizadas de probabilidad de un fallo catastrófico sugieren que existe una alta probabilidad, pero no del 100%, de que la Sonda Solar Parker sobreviva a las 24 órbitas planificadas”, dijo.
Esta es una gran noticia, pero lo peor está por llegar. Las últimas tres órbitas de Parker harán que la sonda se acerque a una distancia de 6,12 millones de kilómetros de la superficie del Sol, momento en el que su escudo térmico se pondrá a prueba.