Vigil (misión espacial)

Vigil , ^{[ 2 ]} anteriormente conocida como Lagrange , ^{[ 3 ]} es una futura misión de meteorología espacial en desarrollo por la Agencia Espacial Europea (ESA) . La misión proporcionará a la Oficina de Meteorología Espacial de la ESA instrumentos capaces de monitorear el Sol , su corona solar y el medio interplanetario entre el Sol y la Tierra, para proporcionar alertas tempranas de un aumento de la actividad solar , identificar y mitigar posibles amenazas para la sociedad y la infraestructura, así como permitir pronósticos meteorológicos espaciales de 4 a 5 días. ^{[ 4 ]} Con este propósito, la misión Vigil colocará por primera vez una nave espacial en el punto de Lagrange 5 Sol-Tierra (L ₅ ) desde donde obtendría una vista "lateral" del Sol, observando regiones de actividad solar en la superficie solar antes de que giren y miren hacia la Tierra. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La monitorización del clima espacial incluye eventos como erupciones solares , eyecciones de masa coronal , tormentas geomagnéticas , eventos de protones solares , etc. ^{[ 7 ]} _{La ubicación L 5} del sistema Sol-Tierra ofrece oportunidades para la predicción del clima espacial mediante la monitorización del Sol más allá del limbo solar oriental no visible desde la Tierra, lo que aumenta el tiempo de anticipación de la predicción de fenómenos solares potencialmente peligrosos, incluidas las erupciones solares y las corrientes rápidas de viento solar. ^{[ 8 ]}

La misión Vigil mejorará la evaluación del movimiento y la densidad de las eyecciones de masa coronal (CME), su velocidad/energía, el tiempo de llegada y el impacto en la Tierra para apoyar la protección de la infraestructura crítica en tierra y en el espacio. La misión también realizará observaciones in situ de la velocidad, la densidad y la temperatura del viento solar , así como del campo magnético interplanetario (IMF) en L5 _{, para proporcionar una mejor detección y predicción de corrientes} de viento solar de alta velocidad y regiones de interacción corrotantes .

Los objetivos de la misión de Vigil se pueden agrupar en dos categorías principales:

• La misión Vigil realiza predicciones a corto plazo con el objetivo de proporcionar una alerta temprana sobre erupciones solares y el inicio de eyecciones de masa coronal (CME). Gracias a la vista lateral de SEL5, la misión también podrá mejorar la precisión de la hora de llegada prevista de las CME a la Tierra entre 2 y 4 horas en comparación con las capacidades actuales . Esto se logrará mediante el monitoreo de todo el espacio entre el Sol y la Tierra, lo que permitirá el seguimiento a mitad de camino de las CME y, en general, de las características del viento solar a medida que se dirigen hacia la Tierra.
• Pronosticar la actividad solar en desarrollo con hasta 4 o 5 días de antelación gracias al monitoreo del desarrollo de la región activa más allá del limbo este, no visible desde la Tierra . Las mediciones in situ en el punto L5 del sistema Sol-Tierra _permitirán monitorear las corrientes de viento solar de alta velocidad y el campo magnético con varios días de anticipación antes de que alcancen la Tierra.

Como parte del Programa de Conciencia Situacional Espacial (SSA), ^{[ 9 ]} la ESA inició en 2015 la evaluación de dos misiones para mejorar la monitorización del clima espacial. Inicialmente, estas misiones estaban destinadas a utilizar el posicionamiento de satélites en los puntos lagrangianos Sol-Tierra L ₁ y L _5. Finalmente, en el marco de la cooperación en observaciones del clima espacial basadas en el espacio entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Servicio Nacional de Datos e Información de Satélites Ambientales (NESDIS) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de los Estados Unidos, se acordó lo siguiente :

• NOAA / NESDIS lanzará una misión de seguimiento del clima espacial (SWFO, por sus siglas en inglés) al punto de Lagrange L ₁ para dar continuidad a las observaciones operativas del clima espacial y reducir el riesgo de una interrupción en las mediciones de las imágenes actuales de eyecciones de masa coronal (CME, por sus siglas en inglés) y las mediciones in situ del viento solar.
• La ESA lanzará una misión al punto de Lagrange L5 _para proporcionar capacidad de monitorización del entorno solar y espacial lejos de la línea Sol-Tierra.

En el marco de este acuerdo, ambos organismos compartirán datos y se proporcionarán mutuamente los instrumentos que se utilizarán en sus respectivas plataformas.

Entonces surgió una nueva oportunidad: ISRO tenía planes de iniciar un nuevo observatorio solar en órbita terrestre baja. La ESA convenció a ISRO de ampliar la misión a una plataforma satelital más grande, más instrumentos y operarla en el punto de Lagrange L1 _. La agencia espacial india dudó porque nunca antes había operado una nave espacial en L1 _. La ESA apoyó la actualización de software necesaria con trayectorias de naves espaciales reales de la ESA. El sistema operativo de la nave espacial india mostró resultados muy similares y luego fue certificado para operar naves espaciales en los puntos de Lagrange. A cambio de compartir datos, la ESA proporciona el servicio ESTRACK para Aditya-L1 , que comenzó en 2023. ^{[ 4 ]}

El segmento espacial de la misión Vigil completó la primera parte de la Definición Preliminar (Fase B1) ^{[ 10 ]} en junio de 2022. El 21 de noviembre de 2022, la ESA emitió una Solicitud de Cotización a Airbus Defence and Space Ltd. para el diseño, desarrollo y verificación (Fase B2, C y D) del Segmento Espacial de Vigil . ^{[ 11 ]} Las actividades de la Fase B2 comenzaron en abril de 2024, con la Revisión de Diseño Preliminar prevista para el primer trimestre de 2026 y la Revisión de Diseño Crítico para el primer trimestre de 2028.

En octubre de 2025, la ESA y la KASA de Corea del Sur firmaron una declaración conjunta de intenciones sobre el posible intercambio futuro de datos de Vigil y la próxima misión de sonda solar de la KASA al punto de Lagrange L4 Sol-Tierra. ^{[ 12 ]}

El ESOC de Darmstadt será el Centro de Operaciones de Misión. El desarrollo del Segmento Terrestre, que incluye el Centro de Operaciones de Misión y el Centro de Datos de Carga Útil, comenzará en 2027 (fecha por confirmar), aunque actualmente se están llevando a cabo diversas actividades preparatorias.

Vigil está programado para ser lanzado en 2031, ^{[ 1 ]} seguido de 3 años de crucero a L ₅ . La misión tiene como objetivo comenzar operación cuasi nominal tan pronto como la nave espacial haya alcanzado el punto medio de su trayectoria en su camino a L ₅ (separación de 30 grados de la Tierra con respecto al Sol). Nominalmente desde L ₅ por 4,5 años, con la posibilidad de extender hasta 5 años adicionales. El diseño robusto es para una vida útil de más de 20 años. La órbita alrededor de L5 es estable y puede mantenerse durante décadas con poco o ningún consumo de combustible. Se espera que pueda obtener una vida útil similar a la de SOHO .

El servicio de lanzamiento se basa en el Ariane 62 de Arianespace desde el Centro Espacial de Guayana . El lanzador estará en configuración de lanzamiento dual para inyección en GTO. La nave espacial se lanzará como pasajera secundaria con un cliente comercial con destino a la órbita geoestacionaria en un lanzamiento dual con Ariane 6.4. Esta opción de transferencia aprovecha la conexión Sol-Tierra L ₁ /L ₂ y los efectos del límite de estabilidad débil cerca de L ₂ para alcanzar L ₅ .

Tras su liberación en la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), la nave espacial realizará una serie de tres maniobras de elevación de apogeo (ARM) para dirigirse hacia el nivel L1 _en un plazo de 14 días, con el fin de minimizar las transiciones a través de los cinturones de Van Allen. Desde L1, _la nave se colocará en una trayectoria de transferencia de coste cero a bajo hacia L2, _desde donde partirá hacia L5 _. Se ejecutarán maniobras de espacio profundo (DSM), precedidas y seguidas de maniobras de corrección, según sea necesario.

Cuando la nave espacial alcance el punto L5 _, se ejecutará una maniobra de frenado para insertarla en la órbita final. Se están investigando diferentes opciones, lo que resulta en la división de dicha maniobra en dos encendidos. El viaje hasta L5 _puede durar hasta 3 años. Para aumentar el uso de la nave espacial Vigil , la misión entrará en una fase preoperacional una vez que haya alcanzado la mitad del trayecto hasta _L5 .

Las alternativas incluyen el uso de Ariane 62 para inyección directa en L ₅ , Ariane 64 ^{[ 13 ]} o Falcon 9 proporcionado por SpaceX . ^{[ 14 ]}

La plataforma proporciona las funciones de servicio necesarias para el funcionamiento y la recopilación de datos del conjunto de carga útil Vigil . El concepto de la nave espacial incluye una arquitectura de aviónica robusta diseñada para mantenerse operativa incluso en condiciones meteorológicas espaciales adversas. El sistema de detección, aislamiento y recuperación de fallos (FDIR) tiene como objetivo aumentar la autonomía a bordo de la nave espacial y reducir la dependencia de la intervención terrestre.

La transmisión de datos de la misión se realiza a través de la banda X con una velocidad de datos promedio de ~1  Mbit/s (unos 86 gigabits por día) y cuenta con cobertura las 24 horas del día, los 7 días de la semana, proporcionada por ESTRACK y complementada con estaciones comerciales adicionales.

Se prevé que la masa en el momento del lanzamiento sea cercana a los 2500 kg. Para alcanzar el SEL5, el diseño propuesto se basará en un sistema de propulsión química  bipropelente equipado con un motor principal de 450 N.

El conjunto de instrumentos de carga útil incluirá: 3 instrumentos de teledetección y 2 instrumentos in situ . En el marco de la cooperación interinstitucional entre la ESA y la NASA , Vigil ofrecerá la posibilidad de albergar un instrumento de oportunidad adicional de la NASA (NIO). ^{[ 15 ]}

El segmento terrestre consta de:

• El Centro de Operaciones de Misión (MOC), ubicado en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC), es responsable del control de satélites, la monitorización de su estado, el control orbital y la configuración y el mantenimiento del software a bordo.
• El Centro de Datos de Carga Útil (PDC) es responsable de la adquisición, el procesamiento, el archivo y la distribución de los datos de la misión al cliente/usuarios, así como de la planificación de la misión;
• Red de Estaciones Terrestres (GSN). La GSN estará compuesta por una combinación de estaciones ESTRACK de la ESA y estaciones comerciales, ya que Vigil tiene la necesidad específica de mantener una capacidad de enlace descendente las 24 horas del día, los 7 días de la semana, incluso sobre el Océano Pacífico, donde existe una brecha en la cobertura de ESTRACK; por lo tanto, se requerirán estaciones de terceros.

• Observatorio solar Lagrange-V (LAVSO) ( zh:羲和二号) - Observatorio solar L5 de China
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