¿Por qué la NASA lanzará cohetes justo sobre el trayecto del eclipse solar?

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(CNN) –– Los eclipses inspiran asombro y reúnen a muchas personas para observar un impresionante fenómeno celestial. Sin embargo, estos eventos cósmicos también les permiten a los científicos desentrañar misterios del sistema solar.

Durante el eclipse solar total del 8 de abril, cuando la Luna oscurecerá temporalmente la cara del Sol para millones de personas en México, Estados Unidos y Canadá, se llevarán a cabo múltiples experimentos para comprender mejor algunas de las preguntas sin resolver sobre la estrella dorada.

La NASA lanzará cohetes sonda y aviones WB-57 de gran altitud para realizar investigaciones sobre aspectos del Sol y la Tierra que solo son posibles durante un eclipse. Los esfuerzos forman parte de una larga historia de intentos por recopilar datos y observaciones invaluables cuando la Luna bloquea temporalmente la luz del Sol.

Cada uno de los aviones de investigación WB-57 de gran altitud de la NASA es pilotado por un solo piloto, mientras que un especialista en instrumentos se sienta en el asiento trasero. Crédito: Bill Stafford/NASA.

Quizás uno de los hitos científicos más famosos relacionado a un eclipse ocurrió el 29 de mayo de 1919, cuando un eclipse solar total proporcionó evidencia de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, que el científico había descrito por primera vez en 1916, según la NASA .

Einstein había sugerido que la gravedad es el resultado de la deformación del tiempo y el espacio, distorsionando la estructura misma del universo. Como ejemplo, Einstein mostró que la influencia gravitacional de un objeto grande como el Sol podría desviar la luz emitida por otro objeto, como una estrella virtualmente detrás de él, haciendo que el objeto pareciera un poco más lejos de la perspectiva de la Tierra. Una expedición científica para observar estrellas de Brasil y África occidental, dirigida por el astrónomo inglés Sir Arthur Eddington durante el eclipse de 1919, reveló que algunas estrellas parecían estar en el lugar equivocado, validando la teoría de Einstein.

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El hallazgo es solo una de las muchas lecciones científicas aprendidas en relación con los eclipses.

Durante el eclipse de 2017 que atravesó EE.UU., la NASA y otras agencias espaciales realizaron observaciones utilizando 11 naves espaciales diferentes y dos aviones de gran altitud.

Los datos recopilados durante ese eclipse ayudaron a los científicos a predecir con precisión cómo se vería la corona, o la cálida atmósfera exterior del Sol, durante los eclipses de 2019 y 2021. A pesar de sus temperaturas abrasadoras, la corona tiene una apariencia más débil que la superficie brillante del Sol, pero aparece como un halo alrededor del Sol durante un eclipse cuando la luna bloquea la mayor parte de la luz del Sol, lo que facilita su estudio.

La razón por la que la corona está millones de grados más caliente que la superficie real del Sol es uno de los misterios persistentes sobre nuestra estrella. Un estudio de 2021 reveló algunas pistas nuevas, que muestran que la corona mantiene una temperatura constante, a pesar de que el Sol experimenta un ciclo de 11 años de actividad creciente y menguante. Los hallazgos fueron posibles gracias a más de una década de observaciones de eclipses, según la NASA .

Aunque estuvo más tranquilo durante los eclipses anteriores, este año el Sol está alcanzando el pico de su actividad, llamado máximo solar, lo que brinda a los científicos una oportunidad única.

Durante el eclipse del 8 de abril, los científicos y los equipos de investigadores podrían hacer nuevos descubrimientos que potencialmente mejoren nuestra comprensión sobre nuestro rincón del universo.

Enviar cohetes hacia un eclipse

Observar el Sol durante los eclipses también ayuda a los científicos a comprender mejor cómo fluye el material solar desde el Sol. Las partículas cargadas conocidas como plasma crean un clima espacial que interactúa con una capa superior de la atmósfera de la Tierra, llamada ionósfera. La región actúa como límite entre la atmósfera inferior de la Tierra y el espacio.

El 8 de abril se lanzarán tres cohetes de sondeo desde las instalaciones de vuelo Wallops de la NASA para estudiar el eclipse. Crédito: Allison Stancil/NASA.

La actividad solar energética liberada por el Sol durante el máximo solar podría interferir con la Estación Espacial Internacional y la infraestructura de comunicaciones. Muchos satélites de órbita terrestre baja y ondas de radio operan en la ionósfera, lo que significa que el clima espacial dinámico tiene un impacto en el GPS y las comunicaciones por radio de larga distancia.

Los experimentos para estudiar la ionósfera durante el eclipse incluyen globos de gran altitud y un esfuerzo de ciencia ciudadana que invita a la participación de radioaficionados. Los operadores, desde diferentes ubicaciones, registrarán la intensidad de sus señales y qué tan lejos viajan durante el eclipse para ver cómo los cambios en la ionósfera afectan las señales. Los investigadores también realizaron este experimento durante el eclipse anular de octubre de 2023, cuando la luna no bloqueó completamente la luz del Sol, y los datos aún se están analizando.

En otro experimento repetido, tres cohetes de sondeo despegarán sucesivamente desde las instalaciones de vuelo Wallops de la NASA en Virginia antes, durante y después del eclipse para medir cómo la desaparición repentina de la luz solar impacta la atmósfera superior de la Tierra.

Aroh Barjatya, profesor de ingeniería física en la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle en Daytona Beach, Florida, dirige el experimento, llamado Perturbaciones Atmosféricas alrededor de la Trayectoria del Eclipse, que se llevó a cabo por primera vez durante el eclipse solar anular de octubre.

Cada cohete expulsará cuatro instrumentos científicos del tamaño de una botella de refresco dentro del recorrido para medir los cambios en la temperatura de la ionósfera, la densidad de partículas y los campos eléctricos y magnéticos entre 90 a 500 kilómetros (55 y 310 millas) sobre el suelo.

“Comprender la ionósfera y desarrollar modelos que nos ayuden a predecir perturbaciones es crucial para garantizar que nuestro mundo, cada vez más dependiente de las comunicaciones, funcione sin problemas”, dijo Barjatya en un comunicado.

Los cohetes sonda alcanzarán una altitud máxima de 420 kilómetros (260 millas) durante el vuelo.

Durante el eclipse anular de 2023, los instrumentos de los cohetes midieron cambios bruscos e inmediatos en la ionósfera.

“Vimos perturbaciones capaces de afectar las comunicaciones por radio en el segundo y tercer cohete, pero no durante el primer cohete que fue antes del eclipse local máximo”, dijo Barjatya. “Estamos muy emocionados de relanzarlos durante el eclipse total, para ver si las perturbaciones comienzan a la misma altitud y si su magnitud y escala siguen siendo las mismas”.

Por encima de las nubes

Se realizarán tres experimentos diferentes a bordo de los aviones de investigación de gran altitud de la NASA conocidos como WB-57.

Los WB-57 pueden transportar casi 4.082 kilogramos (9.000 libras) de instrumentos científicos hasta 18.288 a 19.812 metros (60.000 a 65.000 pies) sobre la superficie de la Tierra, lo que los convierte en el caballo de batalla del Programa de Ciencias Aerotransportadas de la NASA, dijo Peter Layshock, gerente del Programa de Ciencias Aerotransportadas de la NASA. Programa de investigación a gran altitud WB-57 en el Centro Espacial Johnson en Houston.

Los aviones WB-57 pueden transportar instrumentos sobre la mayor parte de la atmósfera terrestre, reduciendo las turbulencias y mejorando la calidad de las imágenes que se capturarán durante el eclipse. Crédito: Amir Caspi/Cortesía NASA.

Los beneficios de usar WB-57 es que un piloto y un operador de equipo pueden volar sobre las nubes durante aproximadamente 6 horas y media sin cargar combustible dentro de la trayectoria total del eclipse que abarca México y Estados Unidos, lo que permite una vista continua y sin obstáculos. La trayectoria de vuelo de los aviones significa que los instrumentos estarán dentro de la sombra de la Luna durante más tiempo del que estarían en la Tierra. Cuatro minutos de totalidad en tierra equivalen a cerca de seis minutos en el avión, dijo Layshock.

Un experimento también se centrará en la ionósfera utilizando un instrumento llamado ionosonda, que actúa como un radar enviando señales de radio de alta frecuencia y escuchando los ecos a medida que rebotan en la ionósfera para medir la cantidad de partículas cargadas que contiene.

Los otros dos experimentos se centrarán en la corona. Un proyecto utilizará cámaras y espectrómetros para descubrir más detalles sobre la temperatura y la composición química de la corona, así como para capturar datos sobre grandes explosiones de material solar provenientes del Sol conocidas como eyecciones de masa coronal.

Los jets tienen trompas personalizadas que pueden transportar instrumentos científicos especializados. Crédito: Amir Caspi/Cortesía NASA.

Otro proyecto, dirigido por Amir Caspi, científico principal del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, tiene el objetivo de capturar imágenes del eclipse desde 15.240 metros (50.000 pies) sobre la superficie de la Tierra con la esperanza de espiar estructuras y detalles dentro del corona media e inferior. Utilizando cámaras de alta velocidad y alta resolución, capaces de tomar imágenes en luz visible y en luz infrarroja, el experimento también buscará asteroides que orbiten dentro del resplandor del sol.

“En el infrarrojo no sabemos realmente qué vamos a ver, y eso es parte del misterio de estas raras observaciones”, dijo Caspi. “Cada eclipse te brinda una nueva oportunidad de ampliar cosas donde tomas lo que aprendiste en el último eclipse y resuelves una nueva pieza del rompecabezas”.

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