Polarímetro para unificar la corona y la heliosfera.

Polarímetro para Unificar la Corona y la Heliosfera ( PUNCH ), también conocido como SMEX-15 , es una misión de la NASA para estudiar la región inexplorada desde el centro de la corona solar hasta 1 UA del Sol . Los componentes de vuelo de PUNCH son una constelación de cuatro microsatélites que, mediante imágenes 3D continuas de campo profundo, observarán la corona y la heliosfera como elementos de un único sistema conectado. Inicialmente, el lanzamiento de los cuatro microsatélites estaba programado para octubre de 2023, pero se cambió para lanzarse junto con el observatorio espacial SPHEREx en un cohete Falcon 9 Block 5 desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg, desde donde los cinco satélites se desplegaron con éxito el 11 de marzo de 2025. ^{[ 3 ] [ 1 ] [ 4 ]}

El 20 de junio de 2019, la NASA anunció que PUNCH y TRACERS fueron los candidatos ganadores para convertirse en las próximas misiones del programa Small Explorer (SMEX) de la agencia. ^{[ 5 ]}

PUNCH está dirigido por Craig DeForest en el Southwest Research Institute (SwRI) en Boulder, Colorado . Incluyendo los costos de lanzamiento, PUNCH está siendo financiado por no más de US$ 165 millones . ^{[ 5 ]}

El 14 de abril de 2025, PUNCH capturó su primera imagen con el generador de imágenes de campo estrecho (NFI) y uno de sus tres generadores de imágenes de campo amplio (WFI). Dos días después, los dos WFI restantes capturaron su primera imagen. ^{[ 6 ]}

El objetivo principal declarado de PUNCH es "discernir completamente los procesos físicos a diferentes escalas, desde la turbulencia a microescala hasta la evolución de las estructuras a escala global, que unifican la corona solar y la heliosfera". ^{[ 7 ]} En otras palabras, la misión busca comprender cómo la corona solar se convierte en el viento solar . ^{[ 8 ]}

Los dos objetivos específicos son comprender cómo las estructuras coronales se convierten en el viento solar ambiental y comprender la evolución dinámica de las estructuras transitorias en el viento solar joven. ^{[ 7 ]} El investigador principal, Craig DeForest, piensa que un estudio tan detallado también conducirá a una mejor comprensión de las causas de los fenómenos meteorológicos solares, como las eyecciones de masa coronal (CME), que pueden dañar satélites e interrumpir las redes eléctricas y los sistemas de energía en la Tierra. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

PUNCH observará la superficie de Alfvén del Sol "24/7 midiendo los movimientos de pequeñas gotas ("hojas en el viento") que fluyen hacia el Sol". ^{[ 9 ]}

La configuración de la misión consiste en una constelación de cuatro observatorios, cada uno con un instrumento principal. ^{[ 10 ]}

• El generador de imágenes de campo estrecho (NFI, por sus siglas en inglés) se encuentra en una sola nave espacial y es un coronógrafo de luz visible con ocultación externa .
• Los generadores de imágenes de campo amplio (WFI, por sus siglas en inglés) son generadores de imágenes heliosféricas de visión lateral con deflectores de canal plano que se encuentran en las 3 naves espaciales restantes.
• La nave espacial NFI también lleva un instrumento construido por estudiantes, el Monitor de Actividad Energética Térmica Estudiantil (STEAM), que es un espectrómetro de rayos X de estado sólido que observa todo el Sol como una fuente puntual para estudiar la física del calentamiento coronal y las erupciones solares . Si bien STEAM está presente en la nave espacial PUNCH/NFI, permanece apagado debido a anomalías de hardware durante la integración y las pruebas finales.

Los campos de visión (FoV) de los 3 WFI se superponen ligeramente entre sí y con el NFI, y el funcionamiento de los instrumentos está sincronizado. Los instrumentos operan mediante imágenes de dispersión de Thomson polarizadas de la transición de la corona a la heliosfera. ^{[ 11 ]} PUNCH integra imágenes de su constelación de pequeños satélites en una composición global después de cada órbita, cubriendo un rango dinámico de ~6 órdenes de magnitud . A través de un flujo de estas imágenes, PUNCH logra la localización de características 3D y la obtención de imágenes precisas de campo profundo. ^{[ 12 ]} La misión se basa en la experiencia del Sistema Global de Navegación por Satélite Cyclone (CYGNSS) con constelaciones de pequeños satélites. ^{[ 13 ]}

Para lograr sus objetivos científicos, PUNCH adquirirá imágenes de luz blanca polarizada en un campo de visión compuesto de 90° centrado en el Sol, es decir, desde unos pocos radios solares hasta 45° del Sol en todas las direcciones. Esto plantea numerosos desafíos en la reducción de datos , lo que significa que el mayor reto técnico de la misión reside en el procesamiento en tierra de las imágenes adquiridas por las cuatro naves espaciales.

Los objetivos científicos de PUNCH requieren medir la tenue luz solar reflejada por los electrones contenidos en la corona y el viento solar (la corona K extendida ). A diez grados del Sol, la corona K es 1000 veces más tenue que las estrellas de fondo, ^{[ 14 ]} lo que requiere una calibración fotométrica precisa en cada cámara para medir y eliminar el campo estelar de fondo, la galaxia y las características relacionadas, que constituyen el 99,9% de la luz incidente en las cámaras. Las imágenes de las cámaras están alineadas con una precisión de 0,03 píxeles RMS , lo que requiere una medición precisa de la distorsión óptica de cada sistema de lentes. Los efectos de la función de dispersión de punto , como el coma óptico , se identifican y eliminan en el proceso de reducción de datos de PUNCH; ^{[ 15 ]} y también se rastrean y eliminan los errores fotométricos menores introducidos por la compresión de datos. ^{[ 16 ]} La polarimetría de la corona K se ve afectada por la polarización del propio campo estelar, ^{[ 17 ]} lo que requirió el desarrollo de un nuevo formalismo para permitir la sustracción del fondo preservando la polarimetría lineal. ^{[ 18 ]}

El principal producto de datos de PUNCH son imágenes polarimétricas, con el fondo sustraído, producidas por la constelación con una cadencia de 4 minutos; estas imágenes están disponibles para todo el mundo a través de las instalaciones SDAC de la NASA y el Observatorio Solar Virtual .

SwRI colabora con el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) y el Laboratorio Rutherford Appleton en Oxfordshire , Inglaterra , Reino Unido .

PUNCH, que operará en órbita terrestre baja , trabajará en sinergia con la sonda solar Parker de la NASA y el orbitador solar de la ESA . ^{[ 2 ] [ 11 ]}

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  Satélite One PUNCH
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  SPHEREx-PUNCH encapsulado
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  Una gran eyección de masa coronal captada por la cámara Narrow Field Imager (NFI).
• Imágenes de eyecciones de masa coronal viajando desde el Sol hacia el sistema solar, captadas por los tres generadores de imágenes de campo amplio del telescopio PUNCH.

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