La mejor ruta para viajar más allá de la esfera de influencia del Sol
Un estudio dirigido por la Universidad de Michigan ha establecido la 'ruta recomendada' para que una misión espacial permita comprender mejor el tamaño y la forma de nuestro hogar en la heliosfera.
La heliosfera, formada por viento solar, transitorios solares y el campo magnético interplanetario, actúa como escudo personal de nuestro sistema solar, protegiendo a los planetas de los rayos cósmicos galácticos. Estas partículas extremadamente energéticas se aceleraron hacia afuera a partir de eventos como las supernovas y causarían una enorme cantidad de daño si la heliosfera no las absorbiera en su mayor parte.
Actualmente, la comunidad científica no puede llegar a un consenso sobre los límites o contornos de este espacio protegido y están explorando conceptos de misión para una sonda interestelar que viaje más allá de la esfera de influencia del sol para responder estas preguntas.
La nueva investigación, publicada en Frontiers in Astronomy and Space Sciences, ofrece recomendaciones para maximizar las mediciones científicas para comprender mejor el tamaño y la forma de nuestro hogar en la heliosfera desde el exterior.
Cómo peces en una pecera
"Sin tal misión, somos como peces de colores tratando de entender la pecera desde el interior", dijo en un comunicado Sarah A. Spitzer, investigadora postdoctoral en la UM y primera autora del estudio.
"Queremos saber cómo la heliosfera protege a los astronautas y a la vida en general de la dañina radiación galáctica, pero eso es difícil de hacer cuando ni siquiera conocemos la forma de nuestro escudo", dijo Marc Kornbleuth, científico investigador de la Universidad de Boston y coautor del estudio.
Según el estudio, la mejor ruta de salida posible es por el lado de la cola de la heliosfera.
La interacción de la heliosfera con el medio interestelar local (un material hecho de plasma, polvo y partículas neutras que llenan el espacio entre las astrosferas) forma la forma de nuestra heliosfera e influye en la composición del entorno espacial dentro del sistema solar, incluso cerca de la Tierra. Actualmente, los modelos predicen que la heliosfera podría adoptar formas esféricas, alargadas y en forma de media luna.
No se puede hacer una determinación definitiva de la forma de la heliosfera sin mediciones adicionales fuera de la heliosfera.
"Una futura misión de sonda interestelar será nuestra primera oportunidad de ver realmente nuestra heliosfera, nuestro hogar, desde el exterior, y comprender mejor su lugar en el medio interestelar local", dijo Spitzer.
Hasta ahora, las naves espaciales Voyager 1 y 2 son las únicas misiones que potencialmente han abandonado la heliosfera. Ahora, 46 años después de su lanzamiento en 1977, la nave espacial ha superado con creces su vida útil prevista y ya no puede proporcionar las mediciones completas del plasma necesarias para mejorar nuestra comprensión de los límites de la heliosfera.
Una futura misión de sonda interestelar tiene como objetivo viajar más allá de la heliosfera para recolectar muestras del medio interestelar local. Un informe del concepto de misión de 2021 que contó con la colaboración de más de 1.000 científicos analizó la carga útil, el vehículo de lanzamiento y los aspectos técnicos de varias trayectorias. Sin embargo, este informe supone que una trayectoria de la sonda cercana a los 45 grados desde la punta de la cola de helio, o el frente del movimiento direccional del sol, es óptima.
Cuestionando esta suposición, el equipo de investigación analizó el mérito científico de seis posibles trayectorias de sondas interestelares que van desde direcciones de nariz a cola. Los investigadores concluyeron que una trayectoria que cruza el flanco heliosférico hacia la cola proporcionaría la mejor perspectiva sobre la forma de la heliosfera y maximizaría los resultados científicos.
"Si desea saber hasta qué punto se extiende su casa, salir por la puerta principal y tomar una fotografía desde la acera delantera probablemente no sea su mejor opción. La mejor manera es salir por la puerta lateral para poder ver cuánto tiempo se extiende hacia atrás. es de adelante hacia atrás", dijo Kornbleuth.
Además, los modelos sugieren que se puede inyectar plasma interestelar directamente en la heliosfera a través de la cola, brindando la oportunidad de tomar muestras de plasma interestelar tanto dentro como fuera de nuestra heliosfera. Para comprender mejor la interacción de la heliosfera con el medio interestelar, los investigadores también recomiendan que se recopilen mediciones científicas en futuras misiones a los bordes lejanos de la heliosfera.
"Este análisis requirió mucha persistencia. Comenzó poco a poco y creció hasta convertirse en un gran recurso para la comunidad", dijo Susan Lepri, profesora de ingeniería y ciencias espaciales y climáticas en la UM y última autora del estudio.
En su viaje de 46 años, la nave espacial Voyager se ha alejado aproximadamente 163 unidades astronómicas de la Tierra. De cara al futuro, se diseñará una futura sonda interestelar para una misión de 50 años destinada a viajar alrededor de 400 unidades astronómicas y puede incluso durar hasta alrededor de 1.000 unidades astronómicas, proporcionando una vista sin precedentes de nuestra heliosfera y el medio interestelar más allá.