En los próximos años, la ESA lanzará sendas misiones para estudiar los entornos más extremos del Sistema Solar. Las operaciones científicas de ambas misiones se llevarán a cabo en ESAC, el Centro de Astronomía Espacial de la ESA, situado en Villanueva de la Cañada, Madrid
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Con el propósito de estudiar algunos de los escenarios más extremos de nuestro sistema solar, en el transcurso de tan solo 5 años, la Agencia Espacial Europea planea lanzar dos ambicionas misiones. La primera en despegar, en octubre de 2018, será Solar Orbiter, con el objetivo de observar la actividad del Sol y su influencia en el entorno interplanetario. Algo más tarde, ya en 2022, será JUICE –Jupiter Icy Moons Explorer-, la que parta con destino al sistema de Júpiter y especialmente, a sus tres lunas heladas: Europa, Ganímedes y Calisto.
Los misterios del Sol
El ciclo de actividad solar es, aún a día de hoy, una de las grandes incógnitas en el estudio de la estrella de la que depende la vida en nuestro planeta. De hecho una de las grandes asunciones al respecto es la duración de estos ciclos solares, establecida en periodos de 11 años. No obstante, se trata de una afirmación que no se puede realizar con total seguridad. En este sentido, Luis Sánchez, jefe de desarrollo de operaciones de Solar Orbiter, apunta que: “tenemos conocimientos fenomenológicos porque los hemos medido desde 1840, pero los mecanismos físicos en los que se fundamenta el proceso no se conocen con detalle”.
“Se trata esta de una misión clave para entender la relación entre el Sol y la Tierra”
Es por ello precisamente, en palabras de Sanchez que: “se trata esta de una misión clave para entender la relación entre el Sol y la Tierra”. Entre sus principales objetivos figura establecer una relación entre los fenómenos solares y las perturbaciones que éstos crean en el espacio entre la estrella y la Tierra. También observar los polos del Sol para poder entender el funcionamiento de los ciclos de actividad solar. “Si entendemos mejor los fenómenos solares y el medio interplanetario, entenderemos mejor la climatología espacial y se podrán hacer predicciones más precisas”, explica Sánchez.
En este sentido Javier Rodríguez-Pacheco, investigador principal en el desarrollo del instrumento EPD (Energetic Particle Detector, por sus siglas en inglés), explica, por ejemplo, que uno de los puntos que se está estudiando es la influencia en el clima terrestre del ciclo de actividad solar. Cuando el ciclo tiene una baja actividad -medida por la aparición de manchas solares en su superficie-, las consecuencias en la Tierra pueden traducirse en periodos climáticos más fríos. Sin embargo, apunta Rodríguez-Pacheco: “aún se hace necesario disponer de modelos más precisos para perfilar mejores predicciones”.
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Ambos científicos coinciden en que actualmente las predicciones más exactas que se pueden hacer es que un ciclo de actividad va a ser igual a otro. Solar Orbiter intentará ofrecer más información para mejorar esos modelos. Con la observación de los polos del astro, por ejemplo, los investigadores podrán elaborar modelos de las capas de convección solar que no se restrinjan sólo al ecuador de la estrella, tal y como sucede actualmente. Lo que si sabemos, explica Sánchez, es que: “los movimientos de material en el interior del Sol dirigen el ciclo de actividad”, y en ello radica la importancia de la comprensión del proceso.
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Para ello, a partir de 2021, Solar Orbiter estará tres años y medio observando la estrella y su entorno y se aproximará, durante el perihelio, a tan solo 42 millones de kilómetros del Sol, ocupándose en ciertos momentos entre la órbita de este y Mercurio.
Esta cercanía a la estrella, donde impera un intenso entorno de radiación trece veces superior al habitual, ha supuesto grandes desafíos tecnológicos para el diseño del nuevo satélite. Por ejemplo, el escudo térmico ha requerido el desarrollo de nueva tecnología, sobre todo porque Solar Orbiter va a estar apuntando constantemente al Sol. Dicho escudo está fabricado con varias capas, separadas por colchones de aire, y su capa más externa está compuesta por un nuevo material sintetizado a partir de cenizas. Además, habrá de disponer de las aberturas necesarias para los seis telescopios que van a observar el Sol, y éstos, a su vez, necesitarán estar preparados para operar en un fuerte entorno de radiación.
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Además de estos seis telescopios, Solar Orbiter llevará otros cuatro instrumentos que se dedicarán a observar el entorno interplanetario y las perturbaciones que la actividad solar crea en él. Los datos obtenidos serán enviados a la Tierra y recibidos por el conjunto de antenas para el estudio del espacio profundo de la ESA, entre las que tendrá una relativa importancia la situada en la Estación de Seguimiento de Satélites de Espacio Profundo de Cebreros, en Ávila.
Los mundos helados de Júpiter
Después del Sol, el siguiente objeto de mayores dimensiones en nuestro sistema planetario es Júpiter, cuyo campo magnético queda, del mismo modo, tan solo superado por el propio del Sol. Júpiter y sus lunas son precisamente el objetivo de la misión JUICE.
«Su propósito es averiguar si la vida tal y como la conocemos podría desarrollarse no sólo en las zonas más frías del espacio, sino también en las lunas heladas en rededor de planetas gigantes”, explica Claire Vallat, científica de operaciones de la misión. Para ello, la sonda estudiará las tres lunas heladas de Júpiter: Europa, Ganímedes y Calisto, ya que en sendos cuerpos han sido detectados indicios de actividad geológica de diferentes tipos, océanos subterráneos y fuerzas de marea generadas por la gravedad de Júpiter.
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Dos de las grandes motivaciones para la puesta en marcha de JUICE, -la primera misión hacia sistema solar exterior que lidera la ESA- son el descubrimiento de exoplanetas con una distribución de masa similar a la del sistema joviano, así como de ecosistemas marinos no basados en la fotosíntesis.
Vallat señala que la sonda observará Júpiter por un lado y las tres lunas heladas por otro. Una vez alcanzada la órbita del gigante gaseoso se distinguen dos fases a lo largo de su misión científica. En 2030, realizará dos sobrevuelos cercanos de Europa, a tan solo unos 400 kilómetros de la superficie de la luna helada. Después, hasta mediados de 2031, observará las altas latitudes de Júpiter. En una segunda fase, a partir de 2032, JUICE pasará a orbitar Ganímedes hasta 2033, fecha prevista del final de la misión.
El diseño de las trayectorias de la misión, que aún está en progreso, vendrá muy determinado por el entorno de radiación del el sistema joviano. “En el sistema solar, hay lugares en el que el entorno de radiación es mucho mayor que si nos metieramos dentro de un reactor nuclear, y Júpiter es uno de ellos”, explica Rodríguez-Pacheco. Por su parte, Nicolas Altobelli, jefe de desarrollo de operaciones para JUICE, apunta que: “no sabemos exactamente cuánta radiación nos vamos a encontrar. Será mayor en tanto nos acerquemos a Júpiter. Es por ello que los sobrevuelos a Europa serán consecutivos. No podremos quedarnos en la órbita de la luna, porque está demasiado cerca de Júpiter”.
Con estas dos misiones, Solar Orbiter y JUICE, a lo largo de las dos décadas venideras, la ESA pretende estudiar los entornos más extremos del sistema solar, concretamente en relación a su temperatura, revelando los secretos de dos mundos opuestos, uno de hielo, otro de fuego. La primera ofrecerá una comprensión más completa de los procesos que impulsan los ciclos de actividad solar y cómo influyen estos en el espacio interplanetario y en la Tierra. La segunda ayudará a ampliar nuestros conocimientos sobre la posibilidad de que se den las condiciones necesarias para la vida en entornos, a priori, menos favorables.
