Sonda Solar Parker

La Sonda Solar Parker (en inglés Parker Solar Probe, antes Solar Probe + –Solar Probe Plus–, o NASA Solar Probe ^[4]​) es una sonda espacial de la NASA que planea rodear la circunferencia exterior de la corona del Sol.^[5]​^[6]​^[7]​ Se acercará aproximadamente a 8,86 radios solares (6,2 millones de kilómetros) a la "superficie" (fotósfera) del Sol y viajará, en la aproximación más cercana, a 700.000 km/h.^[8]​^[9]​

Parker Solar Probe
Operador	NASA Laboratorio de Física Aplicada
ID COSPAR	2018-065A
no. SATCAT	43592
Página web	http://solarprobe.jhuapl.edu/
Duración de la misión	6 años, 321 días aproximadamente
Propiedades de la nave
Fabricante	Laboratorio de Física Aplicada
Masa de lanzamiento	685 kg^[1]​
Potencia eléctrica	343 vatios
Comienzo de la misión
Lanzamiento	12 de agosto de 2018 07:31 UTC^[2]​^[3]​
Vehículo	Delta IV Heavy
Lugar	Cabo Cañaveral
Parámetros orbitales
Semieje mayor	0.388
Altitud del periastro	6 900 000 kilómetros
Altitud del apoastro	109 300 000 kilómetros
Inclinación	3.4 grados sexagesimales
Período	88 días
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El proyecto fue anunciado en el presupuesto del año fiscal 2004. El laboratorio de física aplicada de la Universidad Johns Hopkins diseñó y construyó la nave espacial, que fue originalmente programada para su lanzamiento en 2015.^[10]​ La fecha de lanzamiento fue reprogramada y la nave se puso en órbita el 12 de agosto de 2018.^[11]​ Esta fue la primera vez que una nave espacial de la NASA fue nombrada en honor a una persona viva, el físico Eugene Parker, profesor emérito en la Universidad de Chicago.^[12]​

Una tarjeta de memoria que contiene los nombres de más de 1,1 millones de personas fue montada en una placa e instalada debajo de la antena de alta ganancia de la nave espacial el 18 de mayo de 2018.^[13]​ La tarjeta también contiene fotos de Parker y una copia de su artículo científico de 1958 en el que predijo aspectos importantes sobre física solar.

El 29 de enero de 2020, aproximadamente a las 09.30 UTC, la trayectoria de la sonda solar Parker llevó la nave espacial a una distancia aproximada de 18,6 millones de kilómetros del Sol, más de 5 millones de kilómetros más cerca que los sobrevuelos anteriores, por lo que esta, batió su récord. ^[14]​

Historia

 

Concepción artística de la Sonda Solar Parker.

 

La prueba de luz de barra en la planta de procesamiento Astrotech.

El concepto de la Sonda Solar Parker se originó a partir de su proyecto antecesor, el Solar Orbiter, concebido en la década de 1990. Similar en diseño y objetivos, la misión de la Sonda Solar sirvió como una de las piezas principales del programa formulado por la NASA del mismo nombre Planeta Exterior/Sondas solares (OPSP). Las tres primeras misiones del programa que fueron planeadas fueron el Solar Orbiter, la misión de reconocimiento Plutón Kuiper Express de Plutón y el cinturón de Kuiper, y la misión de astrobiología Europa Orbiter, que se centró en Europa.^[15]​^[16]​ Tras el nombramiento de Sean O'Keefe como Administrador de la NASA, el programa OPSP fue cancelado en su totalidad como parte de la petición del presupuesto federal de los Estados Unidos de 2003 del entonces Presidente George W. Bush.^[17]​ La administración de O'Keefe citó la necesidad de una reestructuración de la NASA y sus proyectos, cayendo en línea con la administración de Bush, el deseo de la NASA para centrarse en "la investigación, desarrollo y solución de gestión de defectos".

La cancelación del programa, también resultó en la inicial cancelación de Nuevos Horizontes, la misión que finalmente ganó el concurso para sustituir a Pluton of Kuiper Express en el antiguo programa OPSP.^[18]​ La misión, que al final sería lanzada como la primera del programa Nuevas Fronteras, un concepto sucesor del OPSP, se sometió a una larga batalla política para asegurar el financiamiento de su lanzamiento, que se produjo en 2006.^[19]​ Los planes para la misión de la sonda solar fueron incorporados a un proyecto de menor costo, el Solar Probe Plus, a inicios de la década de 2010.^[20]​

En mayo de 2017, la nave espacial fue rebautizada con el nombre de Parker Solar Probe en honor del astrofísico Eugene Parker.^[21]​

Visión general

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La sonda solar Parker de la NASA recibe intensas pruebas ambientales.

La Sonda Solar Parker será la primera aeronave en sobrevolar la corona solar. Este viaje determinará la estructura y dinámica del campo magnético de la corona, entenderá cómo la corona solar y el viento se calientan y aceleran y determinará los procesos que aceleran las partículas energéticas. La misión diseñada para la Sonda Solar Parker utilizará repetidas asistencias de gravedad de Venus para disminuir su perihelio orbital, esto con el fin de pasar múltiples veces por el Sol en aproximadamente 8,5 radios solares, o aproximadamente 6 millones de km.^[22]​

Los sistemas de la nave están diseñados para soportar el extremo de la radiación y el calor cerca del Sol, donde la intensidad del Sol es de aproximadamente 520 veces mayor a la intensidad en órbita de la Tierra, gracias el uso de un escudo solar. El protector solar es de 11,4 cm de espesor y está hecho de un compuesto de carbono–carbono reforzado, diseñado para soportar temperaturas fuera de la nave espacial de unos 1377 ºC.^[23]​ El escudo es hexagonal y está montado en la cara lateral de la nave espacial hacia el Sol. Los sistemas espaciales y los instrumentos científicos se encuentran en la parte central del escudo que da sombra, donde la radiación directa del Sol es totalmente bloqueada. Si el escudo no está entre la nave espacial y el Sol, la sonda sufriría daños y quedaría inoperante en segundos. Como la comunicación por radio con la Tierra va a tomar alrededor de ocho minutos, la Sonda tendrá que actuar de forma autónoma y rápidamente para protegerse a sí misma. Según el científico del proyecto Nicky Fox, el equipo la describe como "la más autónoma de las naves espaciales que han volado".^[4]​

La alimentación principal de la misión es un doble sistema de paneles solares (matrices fotovoltaicas). Una de las matrices fotovoltaicas principales, utilizada para la porción de la misión fuera de 0,25 AU, será retraída detrás del escudo de sombra durante la aproximación al Sol, y una matriz secundaria mucho más pequeña de la nave espacial se utilizará durante la aproximación más cercana. Esta matriz secundaria hace uso de refrigeración por bombeo de fluido para mantener la temperatura de funcionamiento.^[24]​

Trayectoria

 

Animación de la trayectoria de la sonda solar Parker desde el 7 de agosto de 2018 hasta el 29 de agosto de 2025
     Parker Solar Probe·     Sol·     Mercurio·     Venus·     Tierra

 

Velocidad y distancia del Sol desde la Sonda Solar Parker.

 

Parcela de Voyager 2  velocidad heliocéntrica contra su distancia del Sol, ilustrando el uso de gravedad que sirve para acelerar la aeronave por Júpiter, Saturno y Urano.^[25]​ Utilizando la misma técnica pero con Venus, la sonda Parker desacelerará para bajar su órbita.

La trayectoria de la nave espacial incluirá siete sobrevuelos a Venus a lo largo de casi siete años para reducir gradualmente su órbita elíptica alrededor del Sol, para un total de 24 órbitas.^[1]​ La fase científica tendrá lugar durante esos 7 años, centrándose en los períodos en que la nave espacial está más cerca del Sol. Por el entorno de cercana radiación solar se ha pronosticado que cause ciertos efectos a la aeronave como daños de radiación en materiales y electrónica e interrupciones de comunicación, por lo que la órbita será altamente elíptica con tiempos cortos cerca del Sol.^[26]​

La trayectoria requiere de un lanzamiento de alta energía, por lo que la sonda se lanzó en un vehículo de lanzamiento Delta IV Heavy, y de una etapa superior basada en el motor de cohete de combustible sólido STAR 48BV. Las asistencias gravitatorias interplanetarias proporcionarán una mayor desaceleración relativa a su órbita heliocéntrica, las cuales pueden resultar en un récord de velocidad heliocéntrica en el perihelio.^[27]​ Como la sonda pasa alrededor del Sol, va a alcanzar una velocidad de hasta 200 km/s, que de manera temporal será el objeto más rápido creado por el hombre, casi tres veces más rápido que el actual poseedor del récord, Helios-B.^[28]​^[29]​^[30]​ Como cada objeto en una órbita, debido al efecto de la gravedad, la nave espacial se acelerará a medida que se acerque a su perihelio, luego se hará más lento hasta que llegue a su afelio.

Velocidad

La sonda Parker es la nave espacial más veloz jamás construida. Según las previsiones de la NASA, alcanzará una velocidad punta de 700 000 kilómetros por hora, en el momento en que se encuentre rodeando el Sol, lo que supone el equivalente a recorrer en un minuto los casi 11 000 kilómetros que separan a Tokio y Nueva York.^[3]​

Objetivos científicos

 

Tamaño aparente del Sol visto desde la órbita de la sonda solar Parker en comparación con su tamaño aparente visto desde la Tierra.

Los objetivos de la misión son: ^[26]​

• Trazar el flujo de energía que calienta la corona y acelera el viento solar.
• Determinar la estructura y la dinámica de los campos magnéticos en las fuentes del viento solar.
• Determinar qué mecanismos aceleran y transportan partículas energéticas.

Investigaciones

Con el fin de lograr estos objetivos, la misión llevará a cabo cinco experimentos o investigaciones:

• Investigación de campos electromagnéticos (FIELDS, por sus siglas en inglés) — Esta investigación hará mediciones directas de los campos eléctricos y campos magnéticos, ondas de radio, vectores de Poynting, densidad absoluta del plasma y temperatura de electrones. Sus instrumentos principales son dos magnetómetros de saturación, un magnetómetro de búsqueda de bobina, y cinco sensores de voltaje de plasma. El investigador Principal es Stuart Bale de la Universidad de California, Berkeley.
• Investigación de ciencias integradas del Sol (ISIS)— Esta investigación va a medir los electrones energéticos, protones e iones pesados. Está compuesto de dos instrumentos independientes, EPI-Hi y EPI-Lo. El investigador principal es David McComas de la Universidad de Princeton.
• Cámara de campo amplio de la sonda solar (WISPR)— Estos telescopios ópticos adquieren imágenes de la corona y el interior de la heliosfera. El investigador principal es Russell Howard del Laboratorio de Investigación Naval.
• Electrones, partículas alfa y protones de viento solar (SWEAP)—Esta investigación contará los electrones, protones e iones de helio y medirá sus propiedades como velocidad, densidad, y temperatura. Sus instrumentos principales son dos analizadores electrostáticos y una copa de Faraday. El investigador principal es Justin Kasper de la Universidad de Míchigan y el Observatorio Astrofísico Smithsoniano.
• Orígenes Heliosféricos con la Sonda Solar Plus (HeliOSPP) es una teoría y modelado de investigación para maximizar el resultado científico de la misión. El investigador principal es Marco Velli de la UCLA y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL).

Previsión de línea de tiempo

 

Velocidad de la sonda y distancia al Sol, desde el lanzamiento hasta 2026. ①-㉔: Perihelio; ➊-➐: sobre vuelos de Venus

El perihelio significa el punto de la órbita más cercana de la PSP al Sol.

Año	Eventos^[31]​
	enero	febrero	marzo	abril	mayo	junio	julio	agosto	septiembre	octubre	noviembre	diciembre
2018								12 de agosto lanzamiento	28 de septiembre primer sobre vuelo a Venus (150 días)		1 de noviembre Perihelio N.º 1
2019			31 de marzo Perihelio N.º 2					28 de agosto Perihelio N.º 3				21 de diciembre segundo sobre vuelo a Venus (130 días)
2020							6 julio tercer sobre vuelo a Venus (112,5 días)
2021	13 de enero Perihelio N.º 7			24 de abril Perihelio N.º 8				5 de agosto Perihelio N.º 9			Nov 16 Perihelio N.º 10
		16 de febrero cuarto sobre vuelo a Venus (102 días)								11 de octubre quinto sobre vuelo a Venus (96 días)
2022		21 de febrero Perihelio N.º 11			28 de mayo Perihelio N.º 12				1 de septiembre Perihelio N.º 13			6 de diciembre Perihelio N.º 14
2023			13 de marzo Perihelio N.º 15			17 de junio Perihelio N.º 16			23 de septiembre Perihelio N.º 17			24 de diciembre Perihelio N.º 18
								16 de agosto sexto sobre vuelo a Venus (92 días)
2024			25 de marzo Perihelio N.º 19			25 de junio Perihelio N.º 20			25 de septiembre Perihelio N.º 21			19 de diciembre Perihelio N.º 22 primera aproximación al sol
											2 de noviembre séptimo sobre vuelo a Venus (periodo de 88 días)
2025			18 de marzo Perihelio N.º 23			14 de junio Perihelio N.º 24			10 de septiembre Perihelio N.º 25			7 de diciembre Perihelio N.º 26

Véase también

• Explorador de Composición avanzada (ACE), lanzado en 1997
• MESSENGER (2011-2015)
• Helios, un par de naves espaciales en marcha en la década de 1970 para acercarse al Sol dentro de la órbita de Mercurio, 6363 R_☉
• Solar Orbiter, 4545 R_☉
• STEREO, lanzado en 2006
• Wind, lanzado en 1994
• Ulises (1990-2009)

Diseño de una nave espacial

• Control térmico de la nave espacial

Referencias

1. Parker Solar Probe – Extreme Engineering. NASA.
2. NASA. «Parker Solar Probe Ready for Launch on Mission to the Sun». Consultado el 12 de agosto de 2018. 
3. El País. «La sonda ‘Parker’ inicia su viaje hacia el Sol». Consultado el 12 de agosto de 2018. 
4. «Parker Solar Probe: set the controls for the edge of the sun...». 22 de julio de 2018. 
5. «NASA Delays Parker Solar Probe Launch». 11-8- 2018. Consultado el 11 de agosto de 2018. 
6. «Newly Named NASA Spacecraft Will Aim Straight for the Sun». 31 de mayo de 2017. Consultado el 1 de junio de 2017. 
7. Applied Physics Laboratory (19 de noviembre de 2008). (.PDF). Johns Hopkins University. Archivado desde el original el 18 de abril de 2016. Consultado el 27-2- 2010. 
8. Phillips, Tony (10 de junio de 2010). «NASA Plans to Visit the Sun». NASA. Consultado el 2 de junio de 2017. 
9. Garner, Rob (9 de agosto de 2018). «Parker Solar Probe: Humanity’s First Visit to a Star». NASA. Consultado el 9 de agosto de 2018. 
10. M. Buckley (1 de mayo de 2008). . Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. Archivado desde el original el 20 de noviembre de 2010. Consultado el 30 de septiembre de 2010. 
11. «La NASA lanza con éxito la sonda Parker con el objetivo de "tocar" el Sol». elmundo.com. 12 de agosto de 2018. Consultado el 12 de agosto de 2018. 
12. «NASA Renames Solar Probe Mission to Honor Pioneering Physicist Eugene Parker». NASA. 31 de mayo de 2017. Consultado el 31 de mayo de 2017. 
13. . Headlines Today. Headlines Today. Archivado desde el original el 10 de agosto de 2018. Consultado el 10 de agosto de 2018. 
14. «La sonda solar Parker bate su récord de acercamiento al Sol». 
15. . Jet Propulsion Laboratory. National Aeronautics and Space Administration (NASA). 15 de abril de 1998. Archivado desde el original el 2 de enero de 2017. Consultado el 2 de enero de 2017. 
16. Maddock, R.W. (7 de marzo de 1999). . IEEE Xplore. Institute of Electrical and Electronics Engineers·Institution of Engineering and Technology. Archivado desde el original el 2 de enero de 2017. Consultado el 2 de enero de 2017. 
17. Berger, Brian (4 de febrero de 2002). . Space.com. Purch Group. Archivado desde el original el 10 de febrero de 2002. Consultado el 2 de enero de 2017. 
18. Savage, Donald (29-11- 2001). «NASA Selects Pluto-Kuiper Belt Mission Phase B Study». National Aeronautics and Space Administration (NASA). Archivado desde el original el 8 de julio de 2015. Consultado el 9 de julio de 2015. 
19. Hand, Eric (25 de junio de 2015). . Science (journal). American Association for the Advancement of Science. Archivado desde el original el 26-6- 2015. Consultado el 8 de julio de 2015. 
20. Fazekas, Andrew (10 de septiembre de 2010). . National Geographic. 21st Century Fox / National Geographic Society. Archivado desde el original el 2 de enero de 2017. Consultado el 2-1- 2017. 
21. «Nasa's mission to Sun renamed after astrophysicist behind solar wind theory». Consultado el 1 de enero de 2018. 
22. «Solar Probe Plus: A NASA Mission to Touch the Sun:». Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. 4 de septiembre de 2010. Consultado el 30 de septiembre de 2010. 
23. Parker Solar Probe - Extreme Environments. NASA.
24. Landis, Geoffrey A. et al. (28-30 de julio de 2008). Solar Power System Design for the Solar Probe+ Mission. 6th International Energy Conversion Engineering Conference. Cleveland, Ohio. AIAA 2008-5712. 
25. Doody, Dave (15 de septiembre de 2004). «Basics of Space Flight Section I. The Environment of Space». .jpl.nasa.gov. Consultado el 26 de junio de 2016. 
26. The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star. (PDF). N. J. Fox, M. C. Velli, S. D. Bale, R. Decker, A. Driesman, R. A. Howard, J. C. Kasper, J. Kinnison, M. Kusterer, D. Lario, M. K. Lockwood, D. J. McComas, N. E. Raouafi, A. Szabo. Space Science Reviews. December 2016, Volume 204, Issue 1–4, pp 7–48. doi 10.1007/s11214-015-0211-6
27. Scharf, Caleb A. «The Fastest Spacecraft Ever?». Scientific American Blog Network (en inglés). 
28. «Aircraft Speed Records». Aerospaceweb.org. 13-11- 2014. 
29. . guinnessworldrecords.com. 26 de julio de 2015. Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2016. 
30. (en inglés), archivado desde el original el 10 de agosto de 2017, consultado el 1 de junio de 2017 .
31. «Solar Probe Plus: The Mission». Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. 2017. 

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