Estudiar els fenòmens atmosfèrics violents des de l’espai

Els fenòmens associats a les tempestes que ocorren a l’atmosfera terrestre encara no estan compresos totalment. Els raigs, llamps i trons en són els trets més característics però aquests es produeixen en la baixa atmosfera. Però des de l’espai, des de fa anys, s’observen altres fenòmens fins i tot més violents que no s’entenen encara. Per tractar d’explicar el problema global de les tempestes, dilluns passat, dia 2, es llançà  la missió ASIM (The Atmosphere Space Interactions Monitor) per instal·lar-se a l’exterior de l’Estació Espacial Internacional (ISS). La Universitat de València lidera aquest projecte de ciència de l’atmosfera.

L’objectiu principal de la missió ASIM és estudiar la correlació (mateix lloc, mateix temps) entre els esdeveniments lluminosos transitoris (TLE, Transient luminous events, per les seues inicials en anglès) i els flaixos terrestres de raigs gamma (TGF, Terrestrial gamma ray flashes) que es produeixen a l’atmosfera superior per sobre de les tempestes.

Els esdeveniments lluminosos transitoris (TLE) són descàrregues d’energia electromagnètica en l’atmosfera superior, molt per sobre del que observem des de la superfície terrestre. Els TLE inclouen sprites o espectres vermells, dolls blaus i follets (i molts més), encara que els més comuns són els sprites. Els TLE es produeixen per sobre de les tempestes, la qual cosa significa que mentrestant els raigs s’activen en la baixa atmosfera.

L’sprite és una descàrrega elèctrica que es produeix per sobre dels núvols cumulonimbe en tempestes intenses en la part de l’atmosfera anomenada mesosfera. Per sota té una estructura tipus filamentosa blava que pot assolir 30 quilòmetres d’alçada i en la seva part superior forma una espurna lluminosa vermell-ataronjada.

Els flaixos de raigs gamma terrestres (Terrestrial gamma-ray flashes o TGFs en anglès) són esclats de raigs gamma produïts en l’atmosfera de la Terra. Els TGFs registrats duren ben poc, entre 0,2 i 3,5 mil·lisegons, però poden presentar energies de fins a 20 MeV. Els científics també han detectat emissions de positrons i electrons energètics. Probablement són causats per intensos camps elèctrics produïts per sobre o a l’interior de grans tempestes elèctriques però el seu origen no està clar.

L’objectiu principal de la missió ASIM és estudiar la correlació (mateix lloc, mateix temps) entre els esdeveniments de llum transitòria (TLE) i les flaixos de raigs gamma terrestres (TGF). Això s’aconsegueix amb els dos instruments, un instrument òptic per observar els TLE i un detector d’altes energies de raigs X i raigs gamma per observar els TGF. Els dos instruments implementen algorismes d’activació avançats per a la identificació d’aquests esdeveniments.

Producció hipotètica de flaixos de raigs gamma terrestres (TGF) propers a un raig impulsat per ones electromagnètiques irradiades per un gran pols de llum.

La Universitat de València participa en la missió espacial ASIM, per analitzar els fenòmens violents de l’atmosfera. El professor d’Astronomia de la Universitat de València Víctor Reglero dirigeix l’equip internacional que ha dissenyat aquest instrument de recerca espacial. ASIM ha sigut desenvolupat durant dotze anys per equips danesos, noruecs i de l’estat espanyol.

Un conjunt de 40 persones dels camps de la recerca i les tecnologies de la Universitat de València, la Universitat Politècnica de Catalunya, l’Institut d’Astrofísica d’Andalusia-CSIC i l’Institut Nacional de Tècniques Aeroespacials (INTA) amb diverses empreses, entre les quals destaquen Aciturri i Iberespacio de Madrid i Vacuum Projects i Alcupla de València han realitzat un treball intens per desenvolupar l’instrument principal MXGS (els sistemes òptics).

Aquests treballs continuen la tradició de disseny de missions científiques de la Universitat de València començats el 1992 amb LEGRI (Low Energy Gamma Ray Imager) com a part de la plataforma MINISAT-01 llaçada l’abril de 1997, amb la missió d’Alta Energia Integral (2002) de l’Agència Espacial Europea i Uffo en el satèl·lit rus Lomonosov (2016). Un element clau de la missió actual ASIM ha sigut el disseny, fabricació i qualificació per a vol dels sistemes òptics d’Alta Energia (Màscares Codificades) de MXGS.

ASIM arribà a l’Estació Espacial Internacional en un vehicle de transport SpaceX Dragon després d’haver estat llançat per un coet Falcon de Spacex des de Cap Canyaveral (EUA) el passar el 2 d’abril.

Una vegada arribat a l’estació s’instal·larà ASIM en la seua ubicació, a l’exterior i l’extrem del mòdul europeu Columbus en una operació delicada pels seus tres-cents quilos de pes que exigixirà l’ús del braç robòtic i l’eixida d’astronautes, i que durarà una setmana en gravetat zero, i finalment s’encendrà.

Es preveu que els instruments a bord d’ASIM estiguen operatius uns dos anys, que seran dos anys de treball d’operacions i anàlisis al Centre de Dades, que tindrà seus compartides a la Universitat de Dinamarca, a la Universitat de Bergen a Noruega i a la Universitat de València, al Campus de Burjassot-Paterna.

Imatges:

1.- Logo del projecte ASIM.
2.- Representació de fenòmens elèctrics en l’alta atmosfera. Wikipèdia Commons.
3.- Un sprite sobre Laos, vist des de l’Estació Espacial Internacional. Imatge de la NASA cortesia de Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, Goddard Space Flight Center. Text de Michon Scott.
4.- Com les tempestes envien partícules a l’espai. NASA/Goddard Space Flight Center. Part d’una sèrie d’imatges de l’esdeveniment.
5.- Producció hipotètica de flaixos de raigs gamma terrestres (TGF) propers a un raig. Wikipèdia Commons.