El Sol no es exactamente plácido, aunque parece bastante tranquilo en las miradas rápidas que podemos robar con nuestros ojos desnudos. Sin embargo, en realidad, el Sol es un cuerpo dinámico y caótico, que pulveriza el viento solar y la radiación y hace erupción en grandes capas de plasma. Vivir en una sociedad tecnológica al lado de todo eso es un desafío.
Principalmente el Sol solo calienta la Tierra. Pero a veces sus erupciones conducen a tormentas solares que golpean la Tierra. Y en nuestro mundo electrificado y comunicativo a nivel mundial, esas tormentas pueden causar mucho daño. Daños potenciales por valor de miles de millones de euros solo en Europa, según la Agencia Espacial Europea (ESA). Hay cosas que podemos hacer para proteger nuestra red eléctrica, sistemas de comunicaciones y otra infraestructura de las tormentas geomagnéticas causadas por el sol. Pero, necesitamos saber cuándo viene uno.
Si queremos predecir tormentas solares con alguna precisión, debemos observar su fuente: el Sol. Si bien podemos ver el Sol desde la Tierra, el campo magnético de la Tierra, que en realidad funciona para protegernos de estas tormentas, es un obstáculo para monitorear el Sol. La atmósfera bloquea los rayos X del Sol, los rayos UV extremos y los rayos gamma, lo que también dificulta la observación del Sol en detalle.
No es que las observaciones terrestres del Sol no puedan decirnos sobre el comportamiento del Sol y las inminentes tormentas solares, es solo que no pueden hacerlo solos. Los satélites dentro de la magnetosfera de la Tierra pero fuera de la atmósfera también pueden ayudar. Pero toman medidas in situ, no hacen pronósticos.
La ESA está planeando una misión que nos dará una advertencia más anticipada de tormentas peligrosas. Para ser más efectivo, tiene que estar en el espacio, lejos de la magnetosfera de la Tierra. La misión se llama Lagrange, y en este momento la ESA está considerando un par de naves espaciales. Uno se sentaría en el punto 1 de Lagrangian, y el otro se sentaría en el punto 5 de Lagrangian.
Los puntos de Lagrange son ubicaciones específicas en el espacio donde la fuerza gravitacional de la Tierra y el Sol se equilibran entre sí, y una nave espacial puede permanecer en esa posición durante mucho tiempo con un uso mínimo de combustible. Ya hay varias naves espaciales en L1 y L2, con más por venir. (El telescopio espacial James Webb se desplegará en L2).
El Sol a veces entra en erupción y emite vastos globos de material con líneas de campo magnético a partir de eyecciones de masa coronal. La mayoría de esos globos no se acercan a la Tierra; pero ocasionalmente, uno nos golpea. Y eso provoca una tormenta geomagnética aquí, ya que el estallido del Sol abruma temporalmente la magnetosfera de la Tierra.
Pero estas tormentas no salen de la nada. Comienzan con condiciones observables en el sol. El Sol tiene un ciclo de 11 años, y la parte de ese ciclo con la mayor actividad solar —y potencial de tormenta— se llama el máximo solar. Durante el máximo solar, la mayoría de las tormentas provienen de eyecciones de masa coronal (CME). En otras ocasiones en el ciclo de 11 años, las tormentas también se generan por regiones de interacción co-giratorias (CIR).
Pero sea cual sea la causa, todos provienen del Sol, y predecirlos con mayor precisión es para beneficio de todos.
El par de naves espaciales trabajaría en conjunto para monitorear el Sol. L1 está en el viento solar, en una posición aguas arriba. Las mediciones de L1 pueden informarnos sobre el clima espacial que se dirige a la Tierra. La posición L5 nos da una especie de vista lateral de las eyecciones de masa coronal, y eso permite mejores mediciones de la velocidad y dirección de un CME. Juntos, la información significaría mejores pronósticos.
"Una de las mejores maneras de observar la actividad solar que cambia rápidamente es posicionar una nave espacial dedicada ligeramente lejos de nuestra línea directa al Sol, para que pueda observar el 'lado' de nuestra estrella antes de que gire a la vista", dijo Juha- Pekka Luntama, responsable del clima espacial en el centro de control de misiones de la ESA, Darmstadt, Alemania.
La nave espacial L1 mediría el material real de la tormenta en dirección a la Tierra, y podría muestrear su velocidad, densidad, temperatura y presión. También puede medir la fuerza y la dirección del Campo Magnético Interplanetario (FMI), que es la porción del campo magnético del Sol empujado al espacio por el viento solar del Sol. La posición L1 también permite que la nave espacial mire el disco solar y la corona, y mida las partículas energéticas del Sol.
La posición L5 está a 60 grados detrás de la Tierra cuando orbita alrededor del Sol. La nave espacial L5 miraría las cosas desde un lado y vería el lado del Sol que estaba a punto de girar para enfrentar la Tierra. Esa nave espacial también podría ver cómo las nubes de plasma se propagan y se emiten hacia la Tierra.
"L5 es un excelente lugar para una futura misión del clima espacial de la ESA porque brinda vistas anticipadas de lo que está sucediendo en el Sol", dijo Juha-Pekka en un comunicado de prensa.
"La nave espacial proporcionaría datos cruciales que nos ayudarán a detectar las expulsiones que llegan a la Tierra, mejorar nuestros pronósticos del tiempo de llegada a la Tierra y proporcionar un conocimiento avanzado de las regiones activas en el Sol a medida que giran a la vista".
Para esta misión, las dos naves espaciales no serían idénticas. Para cumplir sus funciones científicas, cada uno necesitaría un conjunto diferente de instrumentos. Entre esos instrumentos se encuentran magnetografías, coronagrafías, imágenes heliosféricas, magnetómetros, espectrómetros, analizadores de plasma y otros.
La misión Lagrange se convertiría en parte de una red de instalaciones de observación, tanto en el espacio como aquí en la Tierra, dedicada a pronosticar tormentas espaciales. Juntos, conforman la red de clima espacial (SWE) de la ESA.
En un comunicado de prensa, la ESA afirma que un solo evento de clima espacial extremo podría causar hasta $ 15 mil millones de euros ($ 16,2 mil millones de dólares). Con una advertencia previa, los operadores de la red eléctrica podrían prepararse para la tormenta y reducir el daño, y garantizar que la electricidad a las instalaciones críticas como los hospitales se interrumpiera mínimamente. Los operadores satelitales también se beneficiarían.
La misión está en la etapa de concepto de diseño en este momento. Expertos en clima espacial y diseño de instrumentos de consorcios industriales y científicos en Europa están trabajando en ello. La ESA dice que seleccionarán un diseño de misión dentro de unos 18 meses.
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