Primer eclipse solar artificial de Proba-3

Dos naves espaciales volando como una.

Este marzo, Proba-3 logró lo que ninguna otra misión había hecho antes: sus dos naves espaciales, el Coronógrafo y el Ocultador, volaron 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 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 m de diámetro transportado por el satélite Ocultador cubre el disco brillante del Sol para el Coronógrafo, proyectando una sombra de 8 cm sobre su instrumento óptico, ASPIICS.

Este instrumento, abreviatura de Asociación de Naves Espaciales para la Investigación Polarimétrica y de Imágenes de la Corona del Sol, fue desarrollado para la ESA por un consorcio industrial liderado por el Centre Spatial de Liège, Bélgica. Cuando su apertura de 5 cm está cubierta por la sombra, el instrumento captura imágenes de la corona sin interferencia de la intensa luz solar.

Observar la corona es crucial para revelar el viento solar, el flujo continuo de materia desde el Sol hacia el espacio exterior. También es necesario para comprender 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, pero también representan una seria amenaza para la tecnología moderna. Pueden afectar considerablemente las comunicaciones, la transmisión de energía y los sistemas de navegación en la Tierra, 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.

Dietmar Pilz, Director de Tecnología, Ingeniería y Calidad de la ESA, comenta: “Muchas de las tecnologías que permitieron a Proba-3 realizar vuelos de formación precisos han sido desarrolladas a través del Programa General de Apoyo Tecnológico de la ESA, al igual que la propia misión. Es emocionante ver cómo estas impresionantes imágenes validan nuestras tecnologías, en la primera misión del mundo de vuelo de formación de precisión.”

El halo misterioso

La ardiente corona del Sol alcanza temperaturas superiores a un millón de grados Celsius, mucho más calientes que la superficie inferior del Sol. Esta diferencia de temperatura contraintuitiva ha sido durante mucho tiempo un tema 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 características más débiles que los coronógrafos tradicionales al ser capaz de reducir de forma drástica la cantidad de luz 'perdida' que llega al detector.

Joe Zender, científico del proyecto Proba-3, añade: "Ver los primeros datos de ASPIICS es increíblemente emocionante. Junto con las mediciones realizadas por otro instrumento a bordo, DARA, ASPIICS contribuirá a resolver grandes incógnitas sobre nuestra estrella madre."

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 niveles de energía.

Cómo crear un eclipse solar

"Me emocionó enormemente ver las imágenes, especialmente porque las conseguimos al primer intento," comenta Andrei Zhukov, Investigador Principal de ASPIICS en el Observatorio Real de Bélgica. "Ahora estamos trabajando en extender el tiempo de observación a seis horas en cada órbita."

Las imágenes fueron procesadas por el Centro de Operaciones Científicas (SOC) de ASPIICS, ubicado por el Observatorio Real de Bélgica. Allí, un equipo especializado de científicos e ingenieros crea los comandos operativos para el coronógrafo, basados en solicitudes de la comunidad científica, y comparte las observaciones obtenidas.

Andrei explica: “Cada imagen completa, que cubre el área desde el Sol 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, obtenemos la vista completa de la corona solar.

"Nuestras imágenes de 'eclipse artificial' son comparables a las tomadas durante un eclipse natural. La diferencia es que podemos crear nuestro eclipse una vez por cada órbita de 19.6 horas, mientras que los eclipses solares totales solo ocurren naturalmente 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 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 ha realizado de manera autónoma, supervisado por el equipo de control en tierra, listo para intervenir y corregir cualquier posible desviación. Nuestro objetivo ahora es lograr plena autonomía – cuando tengamos tanta confianza en el sistema que ni siquiera sea necesario monitorear cada maniobra desde tierra."

Nuevas oportunidades para 'eclipses digitales'

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 institutos en Europa han desarrollado modelos para simular estas observaciones y proporcionar a los científicos los medios para observar el Sol. Sin embargo, hasta ahora faltaban datos de observación para crear sus simulaciones.

"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," dice 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. Junto con el equipo de KU Leuven, responsable de uno de esos modelos, ya hemos conseguido simular las primeras observaciones de Proba-3."

El software 'COCONUT' de KU Leuven es uno de los varios modelos de la corona solar integrados dentro del Centro Virtual de Modelado del Clima Espacial (VSWMC) de la ESA. Puede combinarse con una amplia variedad de modelos informáticos que describen otros procesos físicos que conectan el Sol con la Tierra. En conjunto, ayudan a ofrecer una imagen completa de los fenómenos solares que afectan a nuestro planeta, ayudando tanto a los ciudadanos como a la industria a prepararse ante ellos.

Sobre Proba-3

La misión Proba-3 está liderada por la ESA y organizada por un consorcio gestionado por la española Sener, con la participación de más de 29 empresas de 14 países. Entre las contribuciones principales figuran GMV y Airbus Defence and Space en España y Redwire Space y Spacebel en Bélgica. La misión fue lanzada el 5 de diciembre de 2024 en un lanzador PSLV-XL desde el Centro Espacial Satish Dhawan en Sriharikota, India.

Para más información:  Proba-3 Frequently Asked Questions y Proba-3 Media Kit.