La missió Solar Orbiter de camí cap al Sol

Solar Orbiter. ESA/ATG medialab

Aquesta matinada a les 5:03 h. s’ha enlairat des de cap Canaveral a Florida (EEUU) la sonda Solar Orbiter, una missió dirigida per l’Agència Espacial Europea (ESA), amb forta participació de la NASA, per abordar la qüestió central sobre com el Sol crea i controla l’heliosfera, la gran regió de l’espai, en forma de bambolla que envolta el Sol i creada per les partícules energètiques que aquest emet.

Solar Orbiter podrà estudiar detalladament el Sol gràcies a la combinació d’instruments científics amb que va equipat i a l’òrbita que recorrerà al seu voltant. La sonda s’hi acostarà fins a una distància de 42 milions de quilòmetres, més prop que el planeta Mercuri, fet que implica que les parts de Solar Orbiter que miren al Sol hauran de suportar temperatures de més de 500 ºC, mentre que les parts a l’ombra estaran al voltant de -180 ºC. Al llarg de la missió, l’òrbita de la sonda anirà augmentant d’inclinació respecte a l’eclíptica fins a uns 30º, la qual cosa permetrà obtenir per primer cop imatges d’alta resolució dels pols solars.

John Kraus @johnkrausphotos

Un equip de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB-IEEC) i un altre del GACE/LPI (Grup d’Astronomia i Ciències de l’Espai, Laboratori de Processat d’Imatges), del Departament d’Enginyeria Electrònica (Escola Tècnica Superior d’Enginyeria) i del Departament d’Astronomia i Astrofísica (Facultat de Física) de la Universitat de València han treballat en el desenvolupament i fabricació de l’instrument PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) que va a bord de la sonda Solar Orbiter.

El PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) proporcionarà mesures d’alta resolució del camp magnètic de la fotosfera solar i mapes de la seua brillantor en l’espectre visible. També produirà mapes de velocitat del moviment del material de la fotosfera que permetrà realitzar recerques heliosísmiques de l’interior del Sol, en concret de la zona convectiva, en la base del qual es crea i reforça el camp magnètic i a través del qual puja a la “superficie” o fotosfera.

John Kraus @johnkrausphotos

L’ICCUB s’ha responsabilitzat de desenvolupar i implementar un sistema d’estabilització d’imatges (ISS) que permetrà compensar els moviments de la sonda per poder obtenir imatges de la qualitat requerida. «Solar Orbiter és la missió solar més completa des del punt de vista instrumental», explica Josep M. Gómez Cama, investigador de l’ICCUB i membre del Departament d’Enginyeria Electrònica i Biomèdica de la UB. Concretament, la sonda disposa de deu instruments que pesen en total 209 quilograms. «La limitació de pes també ha estat un repte a l’hora de dissenyar l’instrument PHI, que pesa uns 30 kg», destaca Gómez Cama. Quatre dels instruments, que permeten la detecció del vent solar (plasma i camp magnètic), radiació i partícules emeses, funcionen in situ, mentre que els altres sis ho fan de manera remota i permeten obtenir imatges en diferents longituds d’ona i fer espectroscòpia de la fotosfera i corona solars.

Pas endavant per a la meteorologia espacial

D’altra banda, els investigadors del Grup de Física Heliosfèrica i Meteorologia Espacial (HPSWG) de la UB han proporcionat suport científic a l’equip del detector de partícules energètiques (EPD) construït per un equip de la Universidad de Alcalá. Els membres de l’HPSWG, experts en modelatge i anàlisi de dades, han desenvolupat models per predir l’entorn de radiació de partícules amb què es trobarà Solar Orbiter, i estan desenvolupant eines per facilitar l’anàlisi de les mesures de partícules que recollirà.

En les seues diverses aproximacions al Sol, la sonda Solar Orbiter orbitarà a una velocitat semblant a la solar la qual cosa permetrà fer el seguiment continuat d’una zona activa del Sol durant un llarg temps i planificar campanyes específiques de manera remota. Segons Àngels Aran, investigadora del grup HPSWG, «els resultats obtinguts per Solar Orbiter permetran entendre la física que connecta l’estrella amb el medi interplanetari i ajustar així els models actuals de meteorologia espacial». «A més —afegeix la investigadora—, la combinació d’observacions de Solar Orbiter amb les dades obtingudes des d’altres sondes situades a l’espai interplanetari, com a l’entorn terrestre, ens donarà una visió en estèreo del mateix esdeveniment». 

Solar Orbiter a l‘Astrotech payload processing facility, Florida, USA, el 21 de gener 2020, l’últim dia abans del muntatge en la còfia del coet. Destaca la pantalla de protecció solar negra. ESA–S. Corvaja

El Sol és una estrella de massa mitjana en un estadi avançat i estable de la seua evolució. Tanmateix, experimenta erupcions periòdiques a curt termini i de difícil predicció conegudes com a activitat solar. El domini del Sol s’estén més enllà de l’atmosfera solar, mitjançant el vent solar, donant lloc a l’heliosfera, que inclou l’espai interplanetari i l’entorn planetari més enllà de Plutó. Així que comprendre l’acoblament del Sol i l’heliosfera és primordial per entendre el funcionament del nostre sistema solar. Les diferents condicions del vent solar i de l’activitat solar són els principals motors de la meteorologia espacial. La meteorologia espacial fa referència a la resposta de l’entorn espacial a les tempestes solars, que poden tenir un impacte significatiu en la societat actual. Per exemple, l’activitat solar, com ara erupcions solars i ejeccions de massa coronal, poden provocar ràfegues de partícules energètiques que causen danys en els satèl·lits, afecten els sistemes de navegació, o perjudiquen els astronautes en la futura exploració de la Lluna i Mart.

Aquests esdeveniments de partícules energètiques solars, principalment electrons, protons i ions més pesants fins a energies d’uns quants gigaelectronvolts, imposen restriccions a les activitats humanes a l’espai. Són difícils de predir pel coneixement incomplet dels processos físics bàsics implicats i la manca d’observacions a tota l’heliosfera.

Un dels propòsits de la missió de Solar Orbiter és explorar els fenòmens que passen en la zona dels pols solars. Com que la Terra i les sondes que s’hi llencen es troben en el pla de l’eclíptica, que correspon aproximadament a la zona equatorial solar, cal donar una empenta a la sonda per fer-la “pujar” l’òrbita. Això s’aconsegueix agafant energia dels planetes a través de les assistències gravitatòries. Així, Solar Orbiter farà una assistència gravitatòria al volant de la Terra i nombroses passos al voltant de Venus al llarg de la seua missió per ajustar la seua òrbita, apropant-la al Sol i per fer-la fora del pla de la eclíptica per observar el Sol des d’inclinacions cada vegada més altes. D’aquesta manera, la nau espacial podrà prendre les primeres imatges de les regions polars del Sol, unes dades mol importants per comprendre el funcionament del Sol.

Assistència gravitatòria de la Terra el 26 de novembre de 2021. ESA/ATG medialab

La combinació dels diferents instruments a bord de la nau espacial i la seua òrbita proporcionarà nova informació per comprendre les característiques solars i la seua connexió amb l’heliosfera i, al seu torn, ajudarà a comprendre la generació de tempestes solars.

Diverses assistències gravitatòries de l’òrbita de Solar Orbiter fins al 2030. ESA

Per als amants de les xarxes socials, s’ha creat l’usuari twitter @ESASolarOrbiter i l’etiqueta #WeAreAllSolarOrbiters per seguir al moment la missió.

Més informació sobre la missió al Solar Orbiter Publication Archive

També existeix un llibret Facing the Sun on s’explica la missió per a periodistes i public en general, en el idiomes de treball de la ESA. Ací està la versió en castellà.

Ací està també penjat aquest Mirando al Sol que explica la missió Solar Orbiter.

Ens ha deixat Vicent Domingo, el gran senyor de la física solar

Vicent Domingo Codoñer, gran senyor de la física solar i de l’astrofísica valenciana i europea ens ha deixat per sempre. Actualment jubilat, era professor honorari al Departament d’Astronomia de la Universitat de València i membre del Grup d’Astronomia i Ciències de l’Espai, Laboratori de Processat d’Imatges (GACE/LPI).

Vicent es va formar en la Universitat de València i formava part de la primera generació de físics valencians que van eixir al món per aprendre primer i aportar molt de la seua experiència i saviesa. Vicent tenia una extensa experiència investigadora en l’àmbit de la física nuclear i de partícules, en física solar i en projectes espacials.

Va treballar en la primera part de la seua extensa carrera investigadora a l’Institut de Física CospuscularI/CSIC-Universitat de València, al Centre d’Études Nucléaires (França), al CERN (Suïssa), a la Universidad de La Paz (Bolivia), al MIT (EUA) i a la University of Colorado (EUA).

La segona part de la seua vida investigadora començà el 1970 quan entrà a formar part de la Agència Espacial Europea (ESA). Allí  va ser el científic responsable del projecte de la missió d’estudi del Sol SOHO, de l’Agència Espacial Europea, durant el desenvolupament fins al seu llançament l’any 1995. Una vegada a l’espai entre 1995 i 1998 va ser director del seu funcionament des del Goddard Space Flight Center de la NASA, a Maryland (EUA).  La missió  SOHO, amb una durada nominal de dos anys, assoleix quasi  25 anys de funcionament i és, actualment, el satèl·lit d’observació solar amb més edat deSOHO1 Foto ESA la història.

L’any 2000, ja jubilat de la ESA,  Vicente Domingo va tornar a la Universitat de València per a formar un grup de física solar i de desenvolupament d’instrumentació espacial per a missions solars, dins del Grup d’Astronomia i Ciències de l’Espai (GACE). Des de llavors i fins a la seua  mort ha participat en el desenvolupament de les mission estratosfèriques Sunrise i de l’instrument SO/PHI per la nova missió solar Solar Orbiter que serà llençada cap el Sol, si tot funciona correctament, la setmana que ve des de Cap Canaveral.

Gràcies Vicent pel que ens has donat, tant científicament com personalment.

Què n’esperem del 2020?

L’any 2020 ha començat i serà bo saber que podem esperar en el món de la ciència i tecnologia en els camps de l’astronomia, la física i la biologia. I com cada any la revista Nature ens ho explica. Tractaré de fer-ne un resum.

Astronomia i exploració espacial

Des del punt de vista de l’exploració espacial, Mart, la Lluna i el Sol seran els objectius principals de les agències espacials.

Mart rebrà enguany una veritable invasió terrestre.  La NASA llençarà el mes de juliol el nou explorador Mars 2020, que recol·lectarà mostres per ser recollides en futures missions. A destacar que per primera vegada es desplegarà un petit helicòpter per explorar més terreny al voltant del rover. Si tot funciona bé serà el seu quart rover marcià, després del Spirit, l’Opportunity i el Curiosity, que és l’únic que encara funciona. Tot un rècord. El nou explorador, de moment, no té nom popular assignat.

Rússia juntament amb l’Agència Espacial Europea llançarà també a l’estiu la missió ExoMars2020 i desplegarà una estació fixa, Kazachok, i un explorador mòbil en la superfície marciana. El rover, anomenat Rosalind Franklin en honor a la descobridora de l’estructura del ADN, buscarà proves de vida passada o present en Mart. L’anterior missió ExoMars2016 acabà de manera regular, ja que aconseguí posar el satèl·lit ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) en òrbita però estavellà el Mòdul de descens Schiaparelli. Ara esperem que aquesta vegada el rover europeu-rus arribe a la superfície sa i estalvi. De moment sembla que tenen problemes amb el paracaigudes.

L‘oposició de Mart del 2020 també serà aprofitada per Xina per envair-hi el seu primer mòdul de descens, Huoxing-1, que desplegarà un petit explorador. Vol aprofitar l’experiència dels seus rovers lunars.

I finalment, els Emirats Àrabs Units enviaran un orbitador, en la que serà la primera missió a Mart d’un país àrab.

La Lluna continuarà, com no podia ser d’una altra manera, sent un objecte d’interés per a les agències espacials. Xina continuarà amb el seu programa d’exploració amb la missió Chang’e-5 que retornarà  mostres de roques a la Terra. Mentrestant la missió Hayabusa2 del Japó arribarà a la Terra portant les preuades mostres de l’asteroide Ryugu. Per la seua part OSIRIS-REx arrencarà trossets de l’asteroide Bennu.

Solar Orbiter. ESA/ATG medialab

El Sol serà també protagonista enguany ja que a la sonda Parker que ja l’orbita, s’hi sumarà la gran nau europea Solar Orbiter, que amb 11 instruments científics, estudiarà de ben prop la corona i cromosfera solars.  A principis de febrer, un enorme coet Atlas V 411 el llençarà cap a la nostra estrella des de Cap Canaveral. Ja en parlarem.

Els científics de la col·laboració Event Horizon Telescope, que feren possible obtenir la primera imatge del forat negre de la galàxia M87 l’abril passat, tenen previst enguany donar-nos nous resultats espectaculars, aquesta vegada del forat negre supermassiu de la nostra galàxia, anomenat Sagitari A*.

Gaia, operada per l’Agència Espacial Europea (ESA), ha creat el mapa tridimensional més gran, precís, de la nostra Galàxia. Aquesta imatge mostra la visió de la Via Làctia basada en mesures de gairebé 1.700 milions d’estrelles.

A més a més, a final d’any es preveu publicar la nova actualització del mapa  3D de la Via Làctia, a partir de les dades de la missió Gaia. Les anteriors actualitzacions ens donaren molta informació relacionades amb l’estructura, el origen i l’evolució de la Via Làctia.

I els consorcis LIGO i Virgo continuaran descobrint ones gravitatòries causades per col·lisions de forats negres, estels de neutrons i, fins i tot forats negres i estels.

Física

Pròximament s´ha de debatre la proposta del Centre Europeu de Recerca Nuclear (CERN) de la futura construcció d’un nou col·lisionador sis vegades més potent que l’actual Gran Col·lisionador d’Hadrons LHC. Si s’aprova el projecte costaria uns 21.000 milions d’euros i caldria construir un nou anell de 100 km de circumferència sota la ciutat de Ginebra.

Des del descobriment del bosó de Higgs el 2012 no s’ha descobert cap nova partícula al CERN, per la qual cosa es pensa que cal construir màquines molt més potent per estudiar la matèria a més altes energies. Tanmateix, no tothom pensa que és bona idea fer unes despeses tan elevades per un retorn científic desconegut. La solució final la sabrem enguany.

I potser s’aconseguisca el somni de tot físic, aconseguir material sense resistència a temperatura ambient. De moment només s’ha pogut passar corrent sense pèrdues a molt baixes temperatures o a altes pressions. Però després de l’èxit dels compostos coneguts com a “superhidrurs de lantà”, que el 2018 van batre tots els rècords de temperatura per a la superconductivitat, els investigadors esperen sintetitzar superhidrurs d’itri que podrien ser superconductors a temperatures de fins a 53 ° C.

Finalment el sector energètic podria assolir una altra fita durant els Jocs Olímpics de Tòquio al juliol, quan es preveu que Toyota revele el primer prototip d’un cotxe alimentat per bateries d’ió de liti d’estat sòlid. Aquestes substitueixen el líquid que separa els elèctrodes de la bateria per un material sòlid, augmentant la quantitat d’energia que es pot emmagatzemar.

Moltes altres descobertes s’esperen en aquest 2020 en el camp de la biologia, com el del llevat sintètic, amb ADN creat en laboratori, les proves d’una vacuna contra la malària o el creixement d’òrgans humans en altres animals. Ho podeu llegir a l’article original de Nature.

Figures:
1- En una sala neta del Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California, els enginyers observen els primers moviments del Mars 2020 el 17 de desembre, 2019.

El misteri del metà a Mart

De vegades la ciència ens mostra moments d’intriga que semblen propis d’una novel·la de misteri. Això és el que està passant amb l’assumpte de la presència del gas metà a l’atmosfera de Mart. Un gas que podria estar associada a la possible existència de vida marciana o potser no. Tot no és tan fàcil com sembla.

Ja fa temps que la presència de metà al planeta roig ha estat confirmada. La nau europea Mars Express observà el 2003 i 2006 concentracions de metà en tres regions del planeta: Terra Sabae, Nili Fossae i Syrtis Major, indrets on l’aigua corria lliurement fa milers d’anys.

El gas metà (CH4) és una molècula que està relacionada amb la vida. A l’atmosfera terrestre aquest gas prové en un 95% d’organismes vius, per exemple de la descomposició de matèria orgànica per bacteris. Ara bé, la llum ultraviolada del Sol destrueix les molècules en uns 300-600 anys que manera que sense fonts que emeten contínuament gas metà ja faria molts mil·lennis que no s’hi detectaria a l’atmosfera terrestre.

Així doncs el metà marcià detectat no pot provindre d’antics reservoris de vida ja extinta sinó de vida bacteriana actual amagada sota la superfície i reposant de manera contínua el metà perdut. En això seria similar als bacteris terrestres descoberts a 2 o 3 quilòmetres sota la superfície en la conca Witwatersrand de Sud-àfrica. 

La nau russa-europea  Trace Gas Orbiter (TGO) arribà a Mart a final de 2016 amb la missió específica de descobrir les fonts d’aquest metà però de moment no ha tingut èxit després de tres anys d’exploració des de l’òrbita marciana. O no hi ha metà o està per sota del nivell de detecció dels instruments.

On s’ha tingut més èxit en la mesura de la presència del gas ha estat des de la superfície. El robot Curiosity de la NASA que es troba en el cràter Gale des del 2012 si que ha detectat metà i n’ha observat variacions al llarg de l’any marcià al ritme de les estacions. En hivern la concentració de gas baixa mentre en arribar la primavera torna a pujar amb un pic a finals de l’estiu.

Aquest oscil·lació estacional té valors ben baixos, de només de 0.6 parts per mil milions per volum (ppbv). Un valor que representa menys d’una molècula per cada mil milions de molècules atmosfèriques. Com a comparació, la concentració de metà a l’atmosfera de la Terra és de 1800 ppbv, és a dir per cada mil milions de molècules d’aire terrestre, 1800 són de metà.

Aquesta variació de la presència del gas és molt suggeridora de la presència de vida bacteriana, que estaria inactiva en hivern i reviscolaria en arribar la primavera.

La setmana passada, el rover Curiosity, amb l’ús de l’espectròmetre làser sintonitzable Sample Analysis at Mars (SAM) trobà un resultat sorprenent: la major quantitat de metà que mai s’ha mesurat durant la missió: unes 21 parts per mil milions de molècules per volum (21 ppbv). Els valors, però, es van reduir  dilluns d’aquesta setmana: els nivells de metà han disminuït bruscament, amb menys d’1 ppbv. Aquest és un valor proper als nivells de fons que Curiosity observa tot el temps.

La conclusió suggereix que la detecció de metà de la setmana passada, la major quantitat de gasos que s’ha trobat mai, va ser un dels plomalls transitori del metà que s’han observat en el passat des de l’espai. Mentre els científics han observat que els nivells de fons augmenten i disminueixen estacionalment, no han trobat cap patró en l’aparició d’aquests plomalls transitoris.

Tanmateix abans de llançar les campanes al vol cal explorar altres possibilitats per explicar la presència del gas a l’atmosfera marciana. Diversos processos geològics poden produir metà com ara l’oxidació del ferro, les molècules del qual poden quedar enganxades en estructures com els hidrats de gas que va soltant el gas a poc a poc. La serpentinització també pot produir un metà abiòtic. A la Terra això donaria compte del 5 al 10% del metà atmosfèric terrestre.

Seguirem aquest misteri apassionant. D’on prové el metà marcià? D’una vida encara no descoberta? De processos geològics? Continuarà…

 

Imatges: NASA/JPL-Caltech

El cel de maig 2018

Els dies van passant inexorablement. Ja tenim darrere un terç dels dies del 2018 i l’estiu ja és gairebé a la porta. La primavera, però, encara està activa i l’oratge variable de les pròximes jornades en serà una prova.

El mes comença amb alegria per un treball ben fet, en part des de Barcelona. Els científics de la missió Gaia han lliurat el segon paquet de dades i el que ens ofereixen és espectacular. Ara tenim el cens estel·lar més complet fins ara de la Via Làctia, on s’han documentat 1.700 milions d’estels. Els astrofísics tenen material per actualitzar els models de dinàmica estel·lar, d’estructura de la Galàxia i fins i tot hauran de millorar els inventaris de membres del nostre sistema solar.

També caldrà destacar el llançament del mòdul de descens robòtic  InSight de la NASA que en arribar a Mart serà la primera missió que permetrà conèixer l’interior amb l’ús d’un sismògraf i un perforador per penetrar en el subsol fins a 5 metres de profunditat. Un viatge de sis mesos el depositarà, si tot surt bé, en la superfície marciana el 26 de novembre.

Les nits suaus inviten a l’observació del firmament. Aquests dies l’astre més destacat és el planeta Venus. Poc després de la posta del Sol el podrem veure ben brillant al cel encara blau. Els observadors ocasionals els sorprendrà observar un punt brillant que sembla els llums d’un avió en ruta d’aproximació a l’aeroport. Però realment els núvols clars de l’atmosfera del planeta són els causants d’aquesta brillantor en reflectir de manera efectiva gran part de la llum solar que li arriba.

Una imatge interessant del planeta es podrà obtindre el vespre del 17 de maig quan Venus es trobarà ben prop d’una Lluna creixent de 3 dies. La fina banya lunar competirà amb la brillantor de la deessa de la bellesa.

Mentre Venus es mou en la seua òrbita al voltant del Sol, des de la Terra la veurem allunyar-se cada vegada més de l’astre rei. D’aquesta manera, cap a final de mes, el planeta es trobarà ben separat i ben alt al cel en el moment del crepuscle, de manera que durant unes dues hores i mitja podrem gaudir de la seua presència.

Venus es pon actualment cap al nord-oest. Però just al costat oposat de l’horitzó, aquests dies de maig, cap al sud-est, a partir de les 21 h, es pot veure alçar-se Júpiter. Ara és el moment millor per gaudir de l’observació del planeta gegant ja que el dia 9 de maig estarà en oposició al Sol. Això significa que la separació angular entre el Sol i el planeta, amb centre la Terra, serà 180º , i, conseqüentment farà que Júpiter isca per l’horitzó al mateix temps que el Sol es pon, i, a més, l’observació amb el telescopi serà òptima, en sitar-se en el punt més pròxim a la Terra. Ara és el moment de reveure les bandes acolorides del planeta, la taca roja o el ball regular de les llunes jovianes.

Júpiter tindrà, per tant, un recorregut oposat al Sol. Situat a la constel·lació de la Balança, s’alçarà en pondre’s aquest, es situarà al sud i ben alt cap a la mitjanit i es pondrà a l’alba. Un regal per als astrònoms que el podran observar tota la nit. La nit del 27 de maig una Lluna quasi plena se situarà al seu costat facilitant la seua identificació.

A la matinada seran observables la resta de planetes, Saturn i Mart.

Saturn es farà visible més aviat mentre que una hora després apareixerà Mart. Els primers dies de mes, entre el 4 i el 7 de maig una Lluna minvant se situarà ben prop i entre els dos planetes i ens donarà oportunitats de fer bones fotos. Saturn al telescopi apareix ja sublim amb els seus anells daurats. Un avanç de l’oposició del pròxim mes en que es situarà a la mínima distància a la Terra.

La Lluna presentarà les següents fases en hora local:

Fase Mes Dia Hora
Quart minvant Maig 8 04 09
Lluna nova Maig 15 13 48
Quart creixent Maig 22 05 49
Lluna plena Maig 29 16 20

Si voleu obtenir més informació podeu punxar aquest enllaç. També podeu veure un senzill mapa del firmament del mes d’abril de 2018. I tot això gràcies al Planetari de Quebec.

Imatges:

1.- Rastre lluminós de la sonda Mars InSight de la NASA sobre la zona de Los Angeles després del llançament des de la base de la força aèria de Vandenberg a Califòrnia el 5 de maig de 2018 observat des de Mt. Wilson. Crèdit. D. Ellison
2-4 A partir de l’Stellarium.

L’estació espacial xinesa Tiangong-1 caurà al voltant de l’1 d’abril

Poques hores li queden a l’estació espacial xinesa Tiangong-1.  Segons les previsions més actuals la reentrada en l’atmosfera de la Terra serà el pròxim diumenge 1 d’abril però amb algunes hores d’incertesa per davant o per darrere d’aquesta data. Aquesta indeterminació horària fa que siga molt difícil determinar sobre quina zona del nostre planeta caurà finalment. Ara, la probabilitat que caiga en una zona poblada és, més aviat, reduïda.

Com comenta l’investigador Jay Melosh de la Purdue University “En l’atmosfera de la Terra entren residus a tot hora. Amb una nau espacial com aquesta, la major part del material es cremarà en l’atmosfera, però algunes parts més denses podrien arribar a terra”.

Tiangong‑1 (天宫一号, “Palau Celestial 1”) és un laboratori experimental i la primera estació espacial xinesa. La seua principal missió era provar i perfeccionar tecnologies relacionades con les trobades espacials i l’acoblament de naus en òrbita. Va ser llançada a l’espai el 30 de setembre de 2011 per un coet Llarga Marxa CZ-2F des del Centre de Llançament de Satèl·lits Jiuquan en el desert de Gobi, Mongòlia Interior (Xina). Durant la seua curta vida operativa només acollí una missió no tripulada i també dues missions tripulades, ja que va ser realment un mòdul de proves del programa Tiangong, la futura estació espacial modular xinesa que hauria d’estar operativa a l’espai el 2023.

Estava planificat que Tiangong‑1 caiguera de manera controlada en 2013 però per unes raons no clares no ho va fer. Finalment el març de 2016 l’Administració Espacial Xinesa anuncià que havia perdut tot contacte amb la nau. La caiguda descontrolada era, per tant, cosa feta.

Tot satèl·lit frena de manera constant al llarg dels anys a causa del fregament amb les molècules de l’atmosfera terrestre, amb la qual cosa, en perdre energia, l’altura de l’òrbita decau. Per això, de tant en tant, cal impulsar els satèl·lits cap amunt per mantindre’ls operatius. Des del llançament fins al desembre de 2015 Tiangong‑1 va ser desplaçat regularment a una òrbita operativa d’entre  330 i 390 km per damunt de la superfície terrestre.

Sense control des de terra, però, la disminució constant de l’altura orbital de Tiangong és inevitable i, per tant, la caiguda de la nau sobre el nostre planeta és irreversible.

Mapa que mostra l’àrea entre 42,8 graus nord i 42,8 graus de latitud sud (en verd), sobre el qual Tiangong-1 podria caure. El gràfic a l’esquerra mostra la densitat de població i el de l’esquerra la probabilitat de caiguda.

A principis del 2018 la nau girava al voltant de la Terra amb una òrbita de 280 km d’alçada però d’aleshores ençà ja ha minvat força. La nau que era d’unes 8,5 tones en ser llançada (incloent combustible) ara ja no serà tan pesada després d’anys de servei a l’espai. Les parts més flexibles i delicades com ara els panells solars es cremaran en la reentrada, de manera que només cauran les parts més resistents al calor com són els dipòsits de combustible.

Els investigadors no saben realment on i quan caurà Tiangong-1 fins que falten uns pocs dies. Tots els càlculs prediuen que serà al voltant del dia 1 d’abril, amb un error d’1 dia. El que si que està clar és que la zona de caiguda serà l’àrea compresa entre les latituds 42,8 graus nord i 42,8 graus sud, valors que correspon a la latitud aproximada del Centre de Llançament de Satèl·lits Jiuquan des d’on fou enviada a l’espai.

 

La predicció del lloc de caiguda no controlada d’una nau amb un marge de quilòmetres queda fora de les capacitats tecnològiques actuals, a causa de les dificultats de modelar l’atmosfera, per la dinàmica de l’objecte i per les limitacions d’observació de la nau.

Només el dia abans de la reentrada serà possible a grosso modo predir on caurà amb l’ajuda de radars terrestres però en la pràctica la incertesa serà gran, d’unes poques hores, fins i tot. Si una òrbita de Tiangong-1 dura actualment una mica més d’una hora això implica diversos òrbites! De manera que pot caure en qualsevol lloc dins de la franja dita. Però tranquils, no caurà necessàriament en aquesta part del sud d’Europa com van dient alguns mitjans espanyols de manera alarmista. Realment no hi ha molt més probabilitats que en altres llocs. I si observem el mapa adjunt (figura 2) el risc de caiguda és una mica més alt en les dues vores de la franja. Uf! Dins d’Europa, la Península Ibèrica té un risc una mica major, d’un 2 a un 3%.

Els passos previstos de la nau sobre Barcelona en les pròximes hores es poden consultar online en la pàgina dedicada als satèl·lits Heavens Above. Us deixe un resum:

A més a més, aquesta web permet saber on es troba en cada moment la  Tiangon-1 en la seua òrbita. La web d’Aerospace també farà un seguiment minut a minut de la reentrada. Sembla que la caiguda serà entre la vesprada-nit de demà diumenge 1 d’abril i les primeres hores de dilluns 2 d’abril, però encara amb molt de marge d’error.

Com explica Melosh  “Respecte al lloc d’aterratge, unes poques hores d’incertesa cobreixen un gran territori. Podria ser la diferència entre aterrar en Xile o fer-ho en mig del Pacífic”.

Haurem d’esperar, doncs, per veure que passa.

Més informació en:
Tiangong-1 reentry updates, ESA
Preguntas frecuentes sobre la reentrada de Tiangong-1, ESA

Actualitzat dissabte 31 de març a les 13:00.

Imatges:
1.- Estació espacial Tiangong-1, CMSE/China Manned Space Engineering Office
2.- Mapa de risc de caiguda de la Tiangong-1. Lliurat el 08/03/2018 3:17 pm. ESA CC BY-SA IGO 3.0
3.- Predicció de la finestra de reentrada  de Tiangong-1 el 26 març, ESA

La ciència del 2018

L’any 2018 ha començat a caminar i les grans revistes científiques Science i Nature han fet les seues previsions del que ens oferirà la ciència durant aquest any.

La política científica no pot separar-se dels esdeveniments polítics que sacsegen el món. Així mentre el Regne Unit ha posat la directa per abandonar la Unió Europa i enguany començaran les negociacions per a la fase 2 del Brexit on s’hauran de determinar, entre altres, com s’articularan les futures col·laboracions dels científics britànics amb la resta dels científics europeus, els Estats Units s’enfronten a les eleccions de mitja legislatura. En aquestes s’elegiran la meitat de membres del Senat i de la Càmera de Representants. Si el republicans perden la majoria a les cambres a mans dels demòcrates, potser alguna de les decisions polèmiques de l’administració Trump en matèria medi-ambiental podrien revertir-se o congelar-se.
Per altra banda noves potències científiques com la Índia o la Xina continuen la lluita contra el canvi climàtic, promouen la cursa espacial i fan avanços ràpids en la recerca biomèdica.

Canvi climàtic

Aquest any els estats que van signar el Protocol de Paris l’any 2105 presenten el seu primer informe de com han començat a implementar les recomanacions de l’Acord per a que la temperatura mitjana del planeta no puge més de l’1,5-2,0 ºC per damunt dels valors de l’era preindustrial. Ho hauran de fer a la reunió de les Nacions Unides (2018 Facilitative dialogue) i serà interessant veure el que presenta l’Estat Espanyol que acaba de guanyar la batalla europea per l’Impost al Sol amb l’aval del Consell Europeu, que, recordem-ho, és només el club dels 28 estats de l’Unió. Ara caldrà convèncer el Parlament Europeu (més difícil) i la Comissió en la que el comissari d’energia és el polèmic polític espanyol Arias Cañete per que tinga l’aval complet d’Europa.

Al mes de setembre a l’estat de Califòrnia tindrà lloc una important reunió sobre canvi climàtic en suport a l’Acord de Paris, promogut pel governador de l’estat, el demòcrata Edmund Gerald “Jerry” Brown, Jr. Les idees negacionistes no són transversals als Estats Units i diversos estats i ciutats no comparteixen les idees absurdes del seu president.

Observació del cel

L’observació del cel eixamplarà els seus horitzons més que mai amb la nova finestra oberta pel descobriment de les ones gravitatòries. Aquest 2018 l’observació d’esdeveniments de xocs entre forats negres o estels de neutrons llunyans seran cada vegada més freqüents i, com no podia ser d’altra manera, cada vegada menys mediàtics.

Els esclats ràpids de ràdio són un fenomen astrofísic d’alta energia d’origen desconegut que es manifesta com un pols transitori d’emissió en ràdio i que dura només uns pocs mil·lisegons. Per la seua curta durada només se n’han pogut registrar fins ara unes poques dotzenes. Tanmateix la posada en marxa enguany del Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), un revolucionari radiotelescopi permetrà observar-ne molts més i, potser, determinar quin tipus d’objecte els produeix.

Serà també en abril quan l’equip del telescopi Gaia presente el segon paquet de dades que ens donarà la posició o moviment de més de mil milions d’estrelles de la nostra Galàxia. Aquestes dades permetran fer estudis de l’estructura espiral de la Via Làctia, del moviment d’estrelles llunyanes i, potser, ajude a conéixer les germanes del Sol.

Segurament serà al llarg d’any any quan es donen a conéixer finalment les dades finals del gran experiment del Telescope Event Horizon, un projecte internacional d’observació conjunta de multitud de radiotelescopis arreu del món per observar el forat negre central de la nostra galàxia. Amb les dades conjuntes s’espera tindre la primera imatge real d’un forat negre.

Exploració espacial

Les agencies espacials treballaran de valent el 2018. Per ordre del president Donald Trump la Nasa ha de tornar a enviar astronautes a la Lluna, potser en una etapa prèvia per arribar a Mart, més enllà de 2030. Tanmateix son les agències asiàtiques les que si que hi arribaran enguany.

En els primers mesos del 2018 la nau Chandrayaan-2 tractarà, per primera vegada per a l’Índia, d’aterrar a la superfície lunar, mentre que el desembre Xina tractarà que dipositar el Chang’e-4 en la cara oculta de la Lluna.

En la resta del sistema solar també hi haurà moviment. En juliol, la sonda Hayabusa-2 de l’agència japonesa de l’espai (Jaxa) arribarà a l’asteroide Ryugu mentre que Osiris-Rex de la NASA explorarà l’asteroide Bennu a final d’any. Un dels objectius més importants d’aquestes missions serà el retorn de mostres d’aquests objectes celestes que arribaran a la Terra el 2020.

A l’estiu s’enviarà cap al Sol la sonda Parker Solar Probe (Solar Probe Plus), una sonda espacial de la NASA destinada a estudiat la corona exterior de la nostra estrella in-situ. S’hi acostarà a 8,5 radis solars (5,9 milions de quilòmetres) de la ‘superfície’ (fotosfera) del sol. Però aquesta serà només una petita sonda en nombre d’instruments en comparació a la sonda europea Solar Orbiter, en el disseny de la qual participa un grup d’investigadors de la Universitat de València. Aquest sonda es llançarà durant els primers mesos del 2019.

Redefinició unitats físiques

Les unitats de quatre unitats físiques seran redefinides a final d’any en la Conferència General de Pesos i Mesures a celebrar en Versailles en novembre.  Els delegats de 58 estats votaran per adoptar noves definicions de l’ampère, el kilogram, el kelvin i el mol. Ara s’hauran de basar en valors exactes de constants fonamentals i no en definicions arbitràries, com fins ara.

Google Lunar XPrize

L’empresa Google va dotar fa anys el premi Google Lunar XPrize amb uns 25 milions d’euros per a l’equip privat que, abans del 31 de desembre del 2017, primer aconseguirà fer aterrar a la Lluna una sonda amb un rover que es mogués almenys 500 m a la superfície i retransmetera a la Terra imatges d’alta definició. Com és obvi cap grup ho ha aconseguit, encara que cinc equips han pogut passar l’homologació per sortir a l’espai. Google ha decidit perllongar el termini fins el 31 de març pròxim. Veurem qui guanya aquesta peculiar cursa espacial.

Finalment seria bonic recordar durant 2018 els aniversaris redons dels científics i científiques més famosos. Enguany, per exemple, fa 150 anys del naixement d’Henrietta Swan Leavitt, 200 del de James Joule i 100 anys del teorema de Noether.

Bon any científic….

Figures.

1.- El CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) és un nou radiotelescopi canadenc dissenyat per contestar les preguntes més importants de l’astrofísica i cosmologia.
2.- Mitjanes anuals (línies primes) i mitjanes de cinc anys (línies gruixudes) per a les anomalies de temperatura promediades sobre la superfície terrestre de la Terra i sobre la superfície del mar (línia blava) en la part de l’oceà lliure de gel. Wikipedia Commons.
3.- Hayabusa-2 de l’agència japonesa de l’espai (Jaxa). Courtesia d’Akihiro Ikeshita.
4.- Una esfera gairebé perfecta del silici ultra-pur,  part del projecte Avogadro, un projecte de Coordinació Internacional Avogadro per determinar el número d’Avogadro. Wikipedia Commons.

La Setmana de la Ciència ja està ací. En parlem a TeleSafor

Setmana de la Ciència de Gandia

Més informació a:
Setmana de la Ciència de Gandia: programació

Les últimes hores de Cassini

Divendres 15 de setembre direm adéu a la sonda planetària Cassini que durant els últims 13 anys ens ha oferit la millor visió del planeta Saturn. Ara en sabem molt més de l’atmosfera, dels anells i de l’extensa família de satèl·lits. I, com ha de ser, ha obligat a fer-nos noves preguntes. Però això s’acaba. El 15 de setembre la nau farà una immersió suïcida programada en la densa atmosfera del gegant anellat i quedarà destruïda.

La sonda Cassini és realment la part més visible d’una missió conjunta de l’Agència Espacial Nord-americana (NASA) i de l’Agència Espacial Europea (ESA) que arribà a Saturn a finals de l’any 2004. La missió Cassini-Huygens constava de l’orbitador Cassini (NASA) i del mòdul de descens Huygens (ESA). En arribar la missió al sistema saturnià el mòdul se separà i aterrà a la gran i enigmàtica lluna Tità. I mentre baixà amb paracaigudes a través de la densa atmosfera observà en detall els seus llacs i sistemes fluvials d’hidrocarburs.

La nau Cassini ha revolucionat el coneixement del sistema de Saturn. Fins a la seua arribada, del planeta només en sabíem el que podíem entreveure des dels telescopis terrestres o pels fugissers passos de naus com les Pionner o Voyager. Ara de Saturn en sabem molt més de la composició i temperatura de l’alta atmosfera, de les tempestes i de les potents emissions en ràdio. S’han observat per primera vegada llamps a les cares diürnes i nocturnes del planeta i s’ha estudiat l’estrany corrent en jet hexagonal al voltant del pol nord descobert per les Voyager en els anys 80.

Però si alguna cosa caracteritza Saturn és el gran sistema d’anells del que gaudeix. Fins a l’arribada de la Cassini els científics planetaris no havien tingut l’oportunitat d’estudiar en detall la grandària, composició i distribució dels anells. Els instruments de la nau han permés concloure que el rang que tenen les partícules que composen els diferents anells és molt ample, des de menors que un gra d’arena fins tan gran com muntanyes. L’origen del material no està encara clar encara que l’anell extern E està format per partícules d’aigua congelada de la lluna Encelad.

Cassini ha estudiat unes formes en forma de radis (de roda de bicicleta), “spokes” en anglès, que suren temporalment sobre els anells. Es creu que estan formats de petites partícules gelades que són elevades per una càrrega electrostàtica i només duren unes hores.

L’estabilitat del sistema d’anells és controlada per les petites llunes que circulen per les zones buides. Aquestes llunes pastores descobertes ja per les Voyager han estat observades de prop, amb gran detall. Ara s’entén clarament com s’aconsegueix que els anells no es disgreguen amb el temps. Com a exemple, ja vaig parlar fa uns mesos de les imatges de Cassini de la petita lluna Pan amb una resolució vuit vegades millor que les anteriors aproximacions. Pan orbita dins de l’anell A, tot just, dins de la divisió Encke. L’estudi de la petita lluna, especialment prop del seu equador, proporciona pistes clau de com aquests objectes interactuen amb els anells.

La gran lluna de Saturn és Tità. Més gran que Mercuri, disposa d’un complet sistema hidrogràfic amb rius, llacs i mars de metà i età liquid amb pluges des de núvols d’hidrocarburs. Després de l’arribada de Huygens a la superfície, diverses aproximacions a la lluna li ha permés a Cassini fer un mapa complet de la superfície i estudiar la composició i reaccions de la densa atmosfera en la que el gas principal és el nitrogen. A més a més s’han trobat indicis que Tità amaga en l’interior un oceà liquid probablement composat per aigua i amoníac. Les condicions observades en aquesta lluna han portat a pensar en la possible existència d’una biosfera que caldrà, de moment, preservar i estudiar en un futur.

La sorpresa més gran de Cassini va vindre de l’observació detallada de la lluna Encèlad. Des de feia dècades els científics especulaven el perquè aquesta lluna era l’objecte més brillant del sistema solar. I és que s’ha descobert que Encèlad és un petit cos gelat, amb un oceà interior que emet vapor i gel d’aigua en uns gèisers a través de les esquerdes de la superfície. L’existència d’aquest oceà ha entusiasmat els astrobiolegs que especulen la possibilitat de fonts hidrotermals i serà un lloc important on buscar vida fora de la Terra.

També ha trobat llunes estranyes com la foradada Hiperió, paradís dels espeleògs espacials del futur. A més a més és, com la nostra Lluna, un satèl·lit carregat electrostàticament.

 Bé, l’observació privilegiada de totes aquestes meravelles llunyanes s’acaba. La finestra oberta que teníem oberta sobre Saturn i les seues llunes es tanca divendres 15.

Després de tants anys de viatge Cassini pràcticament ha esgotat les reserves de combustible necessari per que els coets que li permeten maniobrar funcionen i, per tant, des del control de la missió al Jet Propulsion Laboratory, temen perdre la possibilitat en un futur pròxim de dirigir-la. El perill que un dia un Cassini descontrol·lat caiga en la lluna Tità, amb mars d’hidrocarburs o en Encèlad, un món amb dolls d’aigua que denoten l’existència d’un mar interior, és massa gran per no fer-hi res. Cassini pot carrgar encara, com a passatger indesitjat després de 20 anys a l’espai, algun bacteri terrestre resistent i contaminar uns mons, sinó amb vida pròpia, si amb una química pre-biòtica interessant d’estudiar en un futur.

Així que després d’explorar de prop les més de 60 llunes de Saturn, Cassini s’anirà acostant progressivament als anells per a submergir-se definitivament en la densa atmosfera del planeta el 15 de setembre pròxim. Després de 22 passos entre el planeta i l’anell, el passat 12 de setembre va fer una aproximació a Tità per perdre energia i d’aquesta manera modificar l’orbita per que el tornar a passar prop de Saturn s’hi acoste tant que es creme i destruïsca en penetrar en la densa atmosfera del planeta. Mentre s’acoste al seu final tràgic la nau transmetrà les últimes dades a la Terra.

Gràcies Cassini i a tot l’equip del JPL per fer-nos gaudir de les vistes privilegiades del gegant del anells.

Més informació:

Vídeo de l’Agència Espacial Europea (ESA): Cassini-Huygens_a_Saturn_success_story

Gràfics interassants de la missió: Cassini Graphics.

Com seguir on-line els últimes moments de vida de la nau Cassini: How to follow Cassini’s end of mission

Imatges:
1.- Gran Final de Cassini. En l’òrbita final, Cassini se submergirà en Saturn lluitant per mantenir la seua antena apuntada a la Terra a mesura que transmet el seu comiat. En els cels de Saturn, el viatge s’acaba, ja que Cassini passa a formar part del planeta mateix. NASA / JPL-Caltech.
2.- Esquema de l’última setmana del Gran Final de Cassini. NASA / JPL-Caltech
3.- Una còpia a mida real de la sonda Huygens al Cosmo Caixa de Barcelona. Enric Marco.
4.- Hexàgon polar nord a Saturn. Vortex i anells (2 Abril 2, 2014). NASA / JPL-Caltech.
5.- Imatge d’alta resolució (uns 3 km per pixel) de la part central de l’anell  B Ring (98,600 a 105,500 km des del centre de Saturn). Les estructurees mostren (des de 40 km d’ample al centre fins a 300-500 km d’ample a la dreta) que els anells estan molt ben definits a escales per sota la resolució de la imatge. 6 juliol 2017.
6.- Imatge no processada de la lluna Pan entremig de la divisió d’Encke, a l’anell A de Saturn.NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.
7.- Aquesta imatge està composta de diverses imatges preses en dos sobrevols de Tità  el 9  Oct.  (T19) i 25 Oct. (T20).
8.- NASA/JPL/SSI; Mosaic: Emily Lakdawalla
9.-  NASA/JPL/Space Science Institute
10.- La nau Cassini en els últims moments abans de ser cremada en l’atmosfera de Saturn. NASA / JPL-Caltech.