Red de bolas de fuego del desierto

La Red de Bólidos del Desierto (DFN, por sus siglas en inglés) es una red de cámaras en Australia . Está diseñada para rastrear meteoroides que entran en la atmósfera y ayudar en la recuperación de meteoritos . Actualmente opera 50 cámaras autónomas, distribuidas por Australia Occidental y Australia Meridional , incluyendo la llanura de Nullarbor , la zona cerealera de Australia Occidental y el desierto de Australia Meridional, cubriendo un área de 2,5 millones de km² ^. La ubicación de las estaciones se eligió para facilitar la búsqueda de meteoritos. A partir de 2018, las cámaras desplegadas en todo el mundo dieron inicio al primer observatorio global de bólidos en colaboración con equipos de investigación asociados.

Los observatorios de la DFN capturan imágenes del cielo con exposiciones de aproximadamente 30 segundos desde el anochecer hasta el amanecer cada noche, y el equipo de la DFN recibe una alerta automática si se detecta una bola de fuego o un meteorito . A partir de las imágenes de larga exposición, se trazan trayectorias y órbitas de forma semiautomática, y se genera una línea de caída para indicar la ubicación y la masa de cualquier meteorito resultante en la Tierra.

La DFN está ampliando la base de conocimientos sobre la formación y evolución de los sistemas planetarios . Al relacionar un meteorito específico con la trayectoria y órbita de una bola de fuego que lo llevó a impactar en la Tierra, los científicos pueden comprender mejor el origen de las muestras de meteoritos en el Sistema Solar . Una vez identificada una región probable de origen en el cinturón principal de asteroides, se pueden explorar los cuerpos progenitores candidatos. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

Cuando se encuentra y se recolecta el meteorito, se pueden realizar multitud de análisis que muestran cómo eran las condiciones en el cuerpo progenitor y qué le ha sucedido a la roca a lo largo de su vida. ^{[ 4 ]} Esto significa que se puede construir un mapa composicional detallado del Sistema Solar, que muestra cómo varían en composición los asteroides y los objetos cercanos a la Tierra y puede aportar información más valiosa a los modelos de evolución del Sistema Solar y a la investigación en ciencias planetarias. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

El objetivo final de este proyecto es encontrar un meteorito cometario. ^{[ 6 ]} Los cometas son algunos de los materiales más prístinos del Sistema Solar y contienen un registro único de los procesos primigenios del Sistema Solar. ^{[ 7 ]} Existe evidencia creciente que sugiere que las bolas de fuego cometarias están trayendo meteoritos a la Tierra, por lo que la configuración de este proyecto es ideal para observar la caída y recolectar cualquier muestra cometaria, que las agencias espaciales de todo el mundo han invertido una enorme cantidad de dinero para obtener a través de misiones espaciales. ^{[ 1 ]}

Varios equipos han creado observatorios de bólidos basados ​​en los mismos principios, por ejemplo, la Red Prairie ^{[ 8 ]} (EE. UU.) y la Red Canadiense de Observación y Recuperación de Meteoritos, ^{[ 9 ]} que fueron lideradas principalmente por astrónomos observacionales, y sin embargo, en conjunto, solo han determinado las órbitas de cuatro meteoritos. ^{[ 1 ]}

El interés por este método aumentó en 2008, cuando un estudio astronómico telescópico del cielo detectó un meteoroide en una trayectoria hacia la Tierra y logró determinar su ubicación en la superficie terrestre. Se estableció una conexión entre el tipo de asteroide candidato y el meteorito basándose en la composición y la órbita del objeto, pero estos observatorios solo abarcan una pequeña porción del cielo, por lo que la probabilidad de observar tales eventos con regularidad es bastante baja.

Antes de esto, en 2007, el DFN estaba en su fase de prueba analógica en las llanuras desérticas de Nullarbor en Australia Occidental. ^{[ 1 ]} Tan pronto como la red estuvo en funcionamiento, se observaron meteoros, y en el primer viaje de recuperación, y el primer día, el meteorito fue encontrado a solo 100 m de la línea de caída prevista. ^{[ 5 ] [ 10 ]} En parte, el rápido éxito que tuvo el DFN se relaciona con la ubicación de la red: las ubicaciones desérticas son mucho más favorables para la recuperación, ya que las regiones de vegetación densa, como las regiones templadas del hemisferio norte, hacen que la recuperación de meteoritos sea casi imposible. ^{[ 1 ]} Después de la fase de prueba y la recuperación de dos meteoritos durante este tiempo, el DFN se expandió a un observatorio automatizado de bólidos digitales, ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 2 ] [ 13 ]} que ahora se está expandiendo aún más a nuevas regiones de Australia y en el extranjero. ^{[ 14 ] [ 1 ]} Hasta ahora, se han recuperado cuatro meteoritos con una trayectoria y órbita definidas con alta precisión. ^{[ 1 ]}

Los observatorios DFN utilizan cámaras fotográficas de consumo (específicamente DSLR ) con lentes estereográficas ojo de pez de 8 mm que cubren casi todo el cielo desde cada estación. Las cámaras se controlan mediante una PC Linux integrada que utiliza gPhoto2 y las imágenes se archivan en varios discos duros para su almacenamiento hasta que se visitan los observatorios para mantenimiento (cada 8 a 18 meses, dependiendo de la capacidad de almacenamiento). ^{[ 35 ]}

Los observatorios toman una imagen de larga exposición cada 30 segundos durante toda la noche. Tras la captura, un sistema automatizado de detección de eventos busca bólidos en las imágenes, y estos se corroboran en el servidor central utilizando imágenes de varias estaciones.

Un código de tiempo sincronizado con GNSS se incorpora a las imágenes de larga exposición mediante el funcionamiento de un obturador de cristal líquido (LC) para proporcionar datos de sincronización absoluta para las trayectorias de las bolas de fuego después de la triangulación con una precisión temporal mejor que un milisegundo. ^{[ 36 ]} La sincronización absoluta se utiliza para el cálculo de las órbitas de los meteoroides y la sincronización relativa, también incorporada por el código de tiempo, es necesaria para el análisis de trayectorias (específicamente para calcular la masa a partir de la desaceleración del meteoroide).

La tasa de adquisición de datos requiere una canalización digital automatizada para la reducción de datos. Un enlace inalámbrico a cada observatorio automatizado de bólidos permite una verificación cruzada para la confirmación de múltiples estaciones y permite la descarga remota de imágenes. Se ha creado un software para facilitar la localización de las trayectorias de los bólidos en coordenadas de píxeles . Estas se convierten a coordenadas celestes , con una precisión de un minuto de arco, mediante una potente herramienta de calibración astrométrica creada para identificar automáticamente las estrellas circundantes y utilizarlas como sistema de referencia. Los diferentes ángulos de observación se triangulan utilizando un enfoque de minimización de mínimos cuadrados modificado, que ahora incluye ponderaciones basadas en la calidad de la imagen para producir la trayectoria observada completa. Un sistema de obturador dentro de la lente de cada observatorio codifica una secuencia de De Bruijn única y no repetitiva en cada bólido. Esto proporciona información de tiempo absoluta y precisa para la duración de la trayectoria hasta 0,4 ms. Un software desarrollado específicamente utiliza parámetros de entrada para determinar las órbitas de cada meteoroide . Para determinar si habrá un meteorito potencial , se modela la estimación de la masa cambiante del meteoroide. Una vez que cesa la ablación , los vientos atmosféricos influyen notablemente en la trayectoria del meteoroide hacia la Tierra. Se utilizan datos del Sistema de Pronóstico Global en un modelo de vientos atmosféricos con una malla de resolución de 0,008 grados, creada específicamente alrededor del área de la bola de fuego. Se realiza una simulación de vuelo oscuro de Monte Carlo para determinar una zona de búsqueda probable para la masa principal y los fragmentos.

Las predicciones de caída de meteoritos obtenidas mediante una red de cámaras suelen generar una "línea de caída" —una línea recta o curva en el suelo, generalmente de unos pocos kilómetros de longitud— donde se cree que el meteorito ha caído en algún punto, pero se desconoce su ubicación exacta. Esto se debe al proceso de triangulación , al efecto de los vientos atmosféricos durante la caída y al conocimiento de la aparente desaceleración visible del meteorito, pero a la falta de información sobre su densidad, forma y masa precisa.

La teoría de la búsqueda de meteoritos debe mucho a la teoría de búsqueda y rescate , aunque algo simplificada, ya que el meteorito no es un objetivo en movimiento. La mayoría de las caídas observadas por la DFN se producen en zonas remotas del interior, por lo que los equipos de búsqueda suelen estar formados por entre 4 y 6 personas, que acampan en el lugar hasta dos semanas. Esto significa que la estrategia de búsqueda se centra en la eficiencia, más que en la velocidad: la recuperación de un meteorito el último día de la expedición tiene el mismo valor científico que la del primer día, lo que contrasta, por ejemplo, con la búsqueda y rescate de personas desaparecidas, donde la rapidez es fundamental. Las técnicas prácticas de búsqueda utilizadas por el equipo de la DFN se adaptan al tamaño de caída previsto y a la elipse de error.

• La búsqueda a pie, la delimitación del área mediante GPS para guiar a los excursionistas o el uso de marcadores topográficos para señalar zonas resultan útiles para masas estimadas más pequeñas o para obtener una elipse de error menor. Esto permite una cobertura detallada del área con mayor precisión, pero se explora una menor superficie por unidad de tiempo.
• Para áreas más extensas, se recomienda la búsqueda con quads o vehículos todoterreno. Esto es especialmente útil en zonas con grandes desprendimientos de nieve o áreas despejadas con buena visibilidad a larga distancia.
• Las investigaciones actuales se centran en el uso de drones como técnica para mejorar la eficiencia.

Fireballs in the Sky es un programa galardonado de divulgación y ciencia ciudadana que comparte la historia de la red de bólidos del desierto. Fireballs in the Sky involucra a personas de todas las edades, en todo el mundo, para compartir esta maravilla de la ciencia de los bólidos y meteoritos. Este innovador programa de divulgación anima a los ciudadanos de todo el mundo a participar en la investigación informando sobre avistamientos de bólidos a través de la aplicación Fireballs in the Sky, desarrollada con ThoughtWorks . Mediante realidad aumentada, una interfaz intuitiva y la tecnología de detección de una aplicación para smartphone, cualquier persona en cualquier lugar del mundo puede recrear su avistamiento de bólido para aportar datos científicamente útiles. Para descargar la aplicación y ver los últimos informes de todo el mundo, visita app-sightings aquí . Actualmente es el mejor sistema disponible en el mundo para informar con precisión sobre avistamientos públicos de bólidos, y alimenta directamente la base de datos de la DFN.

El proyecto DFN tiene su sede en la Universidad Curtin de Perth, Australia Occidental. Junto con la NASA , el DFN se está expandiendo para convertirse en un Observatorio Global de Bolas de Fuego a través del Instituto Virtual de Investigación para la Exploración del Sistema Solar (SSERVI). La investigación científica y técnica de SSERVI se centra en la conexión entre la exploración planetaria y la exploración humana mediante equipos estadounidenses financiados y una amplia red de socios internacionales.

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• Red Europea de Bolas de Fuego