Seis años en el espacio de THEMIS: para comprender la magnetosfera mejor que nunca

La tierra está rodeada por una burbuja magnética gigante, llamada la magnetosfera. Más de seis años en el espacio, cinco naves espaciales de la misión THEMIS han ayudado a delimitar esta área y mejorar nuestra capacidad de predecir fenómenos meteorológicos de espacio dinámico – eventos que, en su peor momento, pueden afectar a los satélites en el espacio. Crédito: NASA

 

En la Tierra, los científicos observan patrones climáticos, y más importante aún, pueden predecir mediante el uso de decenas de miles de horas tiempo en observatorios repartidos por todo el mundo. Hasta en el espacio que rodea la Tierra, un espacio que sufre una ola de su propio tiempo de espacio hecho de aceleración de partículas cargadas y cambia constantemente de campos magnéticos que pueden afectar satélites – son sólo un puñado de naves espaciales para ver el Sol y las tormentas magnéticas. El número de observatorios ha ido creciendo en los últimos seis años, sin embargo. Hoy estas naves espaciales han comenzado a ofrecer las primeras mediciones multipuntos para comprender mejor los fenómenos meteorológicos del espacio se mueven a través del espacio, algo imposible de seguir con una sola nave espacial.

 

Una misión de la NASA llamada THEMIS (historia de eventos e interacciones de macroescala durante Substorms) es ayudar a ese equipo de la nave espacial de anclaje. THEMIS, lanzada el 17 de febrero de 2007, con cinco naves espaciales casi idénticas situado dentro de un cohete Delta II. Simplemente orquestar cómo expulsar a cada uno de los cinco satélites sin desequilibrar el cohete era un tour de force Ingeniería – pero era sólo el preámbulo. Con el tiempo, cada nave se movió en formación para volar alrededor de la Tierra en una órbita muy elíptica que tendría que viajar a través de todas las partes del entorno de tiempo espacial de la Tierra, una burbuja magnética gigante llamado la magnetosfera. Con cinco diferentes observatorios, los científicos pudieron ver el clima espacial como se despliegan en una manera nunca antes posible.

 

En su sexto año en el espacio, científicos, utilizando datos THEMIS ayudaron a destacar una serie de detalles cruciales sobre ¿qué causa en el espacio fenómenos meteorológicos en este complejo sistema.

 

"Los científicos han estado tratando de entender lo que impulsa cambios en la magnetosfera desde el descubrimiento de 1958 por James Van Allen de que la Tierra estaba rodeada por anillos de radiación," dice David Sibeck, del proyecto científico de THEMIS en Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland "en los últimos seis años, junto con otras misiones esenciales tales como Cluster y el recientemente lanzado Van Allen, son sondas para estudiar los cinturones de radiación THEMIS ha mejorado radicalmente nuestra comprensión de la magnetosfera. "

"Tratar de entender este sistema muy complejo en los últimos 40 años ha sido bastante difícil", dice Vassilis Angelopoulos, investigador principal de THEMIS en la Universidad de California en Los Angeles (UCLA). "Pero poco hemos aprendido cómo incluso pequeñas variaciones en el viento solar – que buffets entorno de espacio de la tTierra en 1 millón de millas por hora--pueden a veces causa respuestas extremas, causando más partículas que lleguen o se pierdan."

 

Derecha arriba:

Concepto de un artista de la nave THEMIS orbitando alrededor de la Tierra. Crédito: NASA

 

El Grupo de Turner recientemente presentó pruebas que vinculen a tipos específicos de ondas electromagnéticas en el espacio – las ondas que se diferencian se basan en cosas tales como sus frecuencias, si interactúan con los iones o electrones, y si se mueven a lo largo o a través de los campos magnéticos de fondo – para efectos diferentes. Olas de coro, llamadas así porque cuando se toca a través de un amplificador que suenan como un coro de pájaros el cantar, constantemente aceleradas partículas, provocando un aumento en la densidad de la partícula. Por otro lado, dos tipos de ondas conocidos como silbido y ondas Émica (electromagnética Ion ciclotrón) ocurrieron en esas tormentas que demostraron el agotamiento de la partícula. Turner también observó que cuando la actividad entrante del Sol severamente empujó en los límites de la magnetosfera, también, condujo a la partícula a abandonos o pérdidas repentinas en todo el sistema. Dicha información es útil para quienes trataban de pronosticar cambios en los cinturones de radiación, que si ellos se hinchan demasiado pueden abarcar muchas de nuestras naves espaciales.

 

Otro grupo tiene un papel en la impresión en 2013 basado en cinco datos de 2008 de la nave THEMIS  junto con tres de NOAA GOES (satélites ambiental operacional geoestacionario) la nave espacial y la misión del Cluster de la ESA/NASA. Este grupo liderado por Michael Hartinger en la Universidad de Michigan en Ann Arbor, en comparación con observaciones en el arco de choque donde el viento solar supersónico frene y fluya alrededor de la magnetosfera a lo que sucede dentro de la magnetosfera. Encontraron que las inestabilidades conducen las perturbaciones en las partículas de viento solar streaming hacia el arco de choque y que estas perturbaciones pueden correlacionarse con otro tipo de onda magnetizada – ondas ULF (ultra baja frecuencia)--dentro de la magnetosfera. Ondas ULF, a su vez, se cree que es importante para los cambios en los cinturones de radiación.

 

"Lo interesante de este trabajo es que muestra cómo la magnetosfera realmente consigue un poco de energía del viento solar, incluso por rotaciones aparentemente inofensivas en el campo magnético,", dice Angelopoulos. "La gente no había observado que usted podría conseguir ondas de este tipo de eventos, pero hubo una correspondencia uno a uno. La Nave espacial uno THEMIS vio una inestabilidad en el arco de choque y otra nave THEMIS después vio las olas más cercanas a la Tierra".

 

Puesto que todas las diferentes ondas en la magnetosfera son lo que puede dar energía a las partículas de Tierra, sabiendo que sólo lo que hace que cada tipo de onda es otra parte importante del tiempo espacio puzzle.

 

Otra interesante es el papel de la ciencia de sexto año de THEMIS centrado en características originarias aún más contra la corriente de viento solar. Dirigido por Galina Korotova en IZMIRAN en Troitsk, Rusia, este trabajo hace uso de datos THEMIS y va a observar el límite de la magnetosfera, la Magnetopausa. Los investigadores abordaron cómo aparentemente y pequeñas perturbaciones en el viento solar pueden tener grandes efectos cerca de la Tierra. Las interacciones de partículas en el viento solar en la región turbulenta aguas arriba del arco de choque actúan como una válvula de compuerta, cambiando dramáticamente el arco de la orientación del choque y fortaleza frente a la Tierra, una zona que depende críticamente de la orientación del campo magnético. Las variaciones de la descarga de arco extremo causan ondulaciones a lo largo de la Magnetopausa, que las perturbaciones de la presión de lanzamiento que pueden a su vez energizan partículas en los cinturones de radiación Van Allen.

 

Todo este trabajo reciente ayuda a iluminar los detalles nitty gritty de cómo aparentemente pequeños cambios en un sistema puede llevar a grandes variaciones en el entorno del espacio cercano a la Tierra donde residen muchas importantes tecnologías – incluyendo ciencia, clima, GPS y satélites de comunicaciones.

 

Mucho de este trabajo se basó en datos de cuando todas las cinco naves espaciales estaban orbitando la Tierra. Comenzando en el otoño de 2010, sin embargo, dos de la nave THEMIS se trasladaron a lo largo de nueve meses ha observar el ambiente alrededor de la Luna. Estos dos satélites fueron retitulados ARTEMIS (aceleración, reconexión, turbulencia y Electrodinámica de la interacción de la Luna con el Sol). En su nueva posición, las dos naves ARTEMIS pasan el 80% de su tiempo a observar directamente el viento solar, que ofrece un punto de vista sobre esta área fuera de nuestra magnetosfera que está muy cerca de casa.

 

La nave THEMIS continúa trabajando en sus niveles originales de operación y toda la función de instrumentos altamente eficaz. Con su posición actual y la capacidad para trabajar en conjunto con otras naves cercanas, los científicos esperan a la secuencia de datos aún por llegar.

 

Lo que tenemos con THEMIS y ARTEMIS y las sondas de Allen Van, es una constelación entera que desarrollamos en el espacio cercano a la Tierra", dice Turner. "Es crucial para desarrollar nuestra capacidad de predicción y conseguir un mejor sentido del sistema en su conjunto".

THEMIS es la quinta misión de clase media bajo el programa de explorador de la NASA, que fue concebido para ofrecer oportunidades de vuelo frecuentes a nivel internacional investigaciones científicas desde el espacio dentro de las áreas de ciencia heliofísica y Astrofísica. La oficina del programa de exploradores en Goddard gestiona a esta misión financiada por la NASA. La Universidad de California, de Berkeley Laboratorio de Ciencias del Espacio y Swales Aerospace en Beltsville, Maryland, construyen las sondas THEMIS.

 

Karen C. Fox
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD.

 

Traducción: El Quelonio Volador