Primer eclipse solar artificial de Proba-3

Mediante su singular método consistente en provocar eclipses solares artificiales en el espacio, las dos naves de la misión Proba-3 de la Agencia Espacial Europea ya han captado sus primeras imágenes de la atmósfera exterior del Sol: la corona solar.

Los dos satélites de la misión, capaces de volar como una sola nave espacial gracias a un conjunto de tecnologías de posicionamiento instaladas a bordo, han logrado crear su primer eclipse solar total, artificial y solo local, en órbita. Las imágenes de la corona obtenidas no solo demuestran el gran potencial de las tecnologías de vuelo en formación, sino que también proporcionan datos científicos de gran valor capaces de aumentar el conocimiento sobre del Sol y sobre su enigmática atmósfera.

En la misión Proba-3 se ha logrado lo que ninguna otra misión había hecho antes: sus dos naves espaciales, el Coronógrafo y el Ocultador, son capaces de volar a 150 metros de distancia en formación perfecta durante varias horas sin ningún control desde tierra.

Mientras están alineadas, ambas mantienen su posición relativa con una precisión de hasta un milímetro, una hazaña extraordinaria que ha sido posible gracias a un conjunto de tecnologías innovadoras de navegación y posicionamiento.

Demostrando el grado de precisión alcanzado, las dos naves utilizan su tiempo de vuelo en formación para crear eclipses solares totales artificiales en órbita: se alinean con el Sol de manera que el disco de 1,4 metros de diámetro transportado por el satélite Ocultador cubre el disco brillante del Sol para el Coronógrafo, proyectando una sombra de 8 centímetros sobre su instrumento óptico, ASPIICS.

Este instrumento fue desarrollado para la Agencia Espacial Europea (ESA) por un consorcio industrial liderado por el Centro Espacial de Lieja en Bélgica. Cuando su apertura de 5 centímetros está cubierta por la sombra, el instrumento capta imágenes de la corona sin la interferencia de la intensa luz solar central.

Observar la corona es crucial para investigar el viento solar, el flujo continuo de materia desde el Sol hacia el espacio exterior. También es necesario para profundizar en el funcionamiento de las eyecciones de masa coronal (CMEs), explosiones de partículas enviadas por el Sol casi todos los días, especialmente durante períodos de alta actividad.

Tales eventos pueden crear impresionantes auroras en el cielo nocturno de la Tierra, pero también representan una seria amenaza para la tecnología moderna. En la Tierra pueden afectar considerablemente a las comunicaciones, a la transmisión de energía y a los sistemas de navegación, como sucedió en mayo de 2024.

Las imágenes de la corona obtenidas en las primeras rondas de observaciones de ASPIICS ofrecen un anticipo de los valiosos datos que podemos esperar de esta misión de creación de eclipses.

Imagen de la parte más interna de la corona solar obtenida mediante el coronógrafo ASPIICS de la misión Proba-3. (Foto: ESA / Proba-3 / ASPIICS / WOW algorithm)

El halo misterioso

La ardiente corona del Sol alcanza temperaturas superiores a un millón de grados centígrados, muchísimo más altas que la reinante en la superficie del Sol. Esta aparentemente ilógica diferencia de temperatura, más caliente lejos de la fuente de calor que cerca, ha sido durante mucho tiempo un misterio debatido en la comunidad científica.

ASPIICS de Proba-3 aborda este misterio estudiando la corona muy cerca de la superficie del Sol. También puede ver más detalles, detectando rasgos más imperceptibles que los captables por los coronógrafos tradicionales al ser capaz de reducir de forma drástica la cantidad de luz “perdida” que llega al detector.

El Radiómetro Absoluto Digital (DARA) medirá la irradiancia solar total, es decir, cuánta energía emite el Sol en cada momento. Un tercer instrumento científico en Proba-3, el Espectrómetro de Electrones Energéticos 3D (3DEES), detectará electrones en los cinturones de radiación de la Tierra, midiendo su dirección de origen y sus niveles de energía.

En el Centro de Operaciones Científicas (SOC) para el ASPIICS, ubicado en el Real Observatorio de Bélgica, un equipo especializado de científicos e ingenieros prepara las instrucciones para el coronógrafo, basándose en solicitudes de la comunidad científica, y comparte las observaciones obtenidas.

Cada imagen completa, que cubre el área desde el disco solar oculto hasta el borde del campo de visión, se construye a partir de tres imágenes. La única diferencia entre ellas es el tiempo de exposición, que determina cuánto tiempo la apertura del coronógrafo permanece expuesta a la luz. Al combinar las tres imágenes, se obtiene una imagen más detallada de la corona solar, tal como explica Andrei Zhukov, Investigador Principal del ASPIICS en el Real Observatorio de Bélgica.

Las imágenes captadas durante cada eclipse artificial son comparables a las tomadas durante un eclipse natural. La diferencia es que Zhukov y sus colegas pueden crear su eclipse una vez por cada órbita de 19,6 horas, mientras que los eclipses solares totales solo ocurren de manera natural alrededor de una vez al año, muy rara vez dos. Además, los eclipses totales naturales solo duran unos pocos minutos, mientras que Proba-3 puede mantener su eclipse artificial durante un periodo de hasta seis horas.

Damien Galano, responsable de la misión Proba-3, señala: «Tener dos naves espaciales formando un gran coronógrafo en el espacio nos ha permitido capturar la corona interna con niveles muy bajos de luz dispersa en nuestras observaciones, exactamente como esperábamos. Aunque todavía estamos en la fase de puesta en marcha, ya hemos logrado un vuelo en formación con una precisión sin precedentes. Esto nos ha permitido capturar las primeras imágenes de la misión, que sin duda serán de gran valor para la comunidad científica».

El vuelo en formación se realiza de manera autónoma, pero es supervisado por el equipo de control en tierra, el cual está listo para intervenir y corregir cualquier posible desviación. El objetivo del equipo científico es ahora lograr plena autonomía, o sea poder llegar a tener tanta confianza en el sistema que ni siquiera sea necesario vigilar cada maniobra desde el centro de control de vuelo en la Tierra.

Las impresionantes imágenes de Proba-3 también están provocando una pequeña revolución en la forma en que los modelos informáticos simulan la corona solar y generan “eclipses digitales”.

En los últimos años, muchos centros de investigación han llevado a cabo simulaciones de esa clase como un medio para llegar a conjeturas que ayuden a progresar en la investigación del Sol. Sin embargo, hasta ahora faltaban datos de observación para crear simulaciones lo bastante fiables.

Los coronógrafos actuales no son comparables a Proba-3, que puede observar la corona solar casi hasta el mismo borde de la superficie solar. Hasta ahora, esto solo era posible durante los eclipses solares naturales, tal como advierte Jorge Amaya, coordinador de modelado de clima espacial en la ESA. «Este enorme flujo de observaciones ayudará a perfeccionar aún más los modelos informáticos, ya que comparamos y ajustamos variables para que coincidan con las imágenes reales”.

La misión Proba-3 está liderada por la ESA y organizada por un consorcio gestionado por la empresa española Sener, con la participación de más de 29 empresas de 14 países. Entre las principales compañías colaboradoras figuran GMV y Airbus Defence and Space, en España, así como Redwire Space y Spacebel en Bélgica. Las naves fueron lanzadas al espacio el 5 de diciembre de 2024 mediante un cohete PSLV-XL desde el Centro Espacial Satish Dhawan en Sriharikota, India. (Fuente: ESA)