Observatorio Solar y Heliosférico

El Observatorio Solar y Heliosférico ( SOHO ) es una nave espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA) construida por un consorcio industrial europeo liderado por Matra Marconi Space (ahora Airbus Defence and Space ) que fue lanzada en un vehículo de lanzamiento Lockheed Martin Atlas IIAS el 2 de diciembre de 1995 para estudiar el Sol . También ha descubierto más de 5000 cometas . ^{[ 2 ]} Comenzó sus operaciones normales en mayo de 1996. Es un proyecto conjunto entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA . SOHO formó parte del Programa Internacional de Física Solar Terrestre (ISTP). Originalmente planeada como una misión de dos años, SOHO continúa operando después de 30 años en el espacio ; la misión se ha extendido hasta el año 2029, sujeta a revisión y confirmación por parte del Comité del Programa Científico de la ESA. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Además de su misión científica, es una fuente principal de datos solares casi en tiempo real para la predicción del clima espacial . Junto con Aditya-L1 , Wind , Advanced Composition Explorer (ACE), Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) y otros satélites, SOHO es una de las cinco naves espaciales en las proximidades del punto L1 Tierra - Sol , un punto de equilibrio gravitacional ubicado aproximadamente a 0,99 unidades astronómicas (UA) del Sol y a 0,01 UA de la Tierra. Además de sus contribuciones científicas, SOHO se distingue por ser la primera nave espacial estabilizada en tres ejes en utilizar sus ruedas de reacción como una especie de giroscopio virtual ; la técnica se adoptó después de una emergencia a bordo en 1998 que casi provocó la pérdida de la nave.

Los tres principales objetivos científicos de SOHO son:

• Investigación de la capa exterior del Sol, que consta de la cromosfera , la región de transición y la corona . Para esta teledetección de la atmósfera solar se utilizan los instrumentos CDS, EIT, LASCO , SUMER, SWAN y UVCS .
• Realizar observaciones del viento solar y fenómenos asociados en las proximidades de L ₁ . CELIAS y COSTEP se utilizan para observaciones " in situ " del viento solar.
• Investigando la estructura interna del Sol. GOLF, MDI y VIRGO se utilizan para la heliosismología .

Animación de la trayectoria de SOHO

Vista polar

Vista ecuatorial

  Tierra · SOHO   

La nave espacial SOHO se encuentra en una órbita de halo alrededor del punto L1 Sol - Tierra , el punto entre la Tierra y el Sol donde el equilibrio entre la gravedad del Sol (más grande) y la gravedad de la Tierra (más pequeña) es igual a la fuerza centrípeta necesaria para que un objeto tenga el mismo período orbital en su órbita alrededor del Sol que la Tierra, con el resultado de que el objeto permanecerá en esa posición relativa.

Aunque a veces se describe como ubicada en L1, la nave espacial SOHO no se encuentra exactamente en L1, ya que esto dificultaría la comunicación debido a la interferencia de radio generada por el Sol y porque no sería una órbita estable . En cambio, se sitúa en el plano (en constante movimiento) que pasa por L1 y es perpendicular a la línea que conecta el Sol y la Tierra. Permanece en este plano, describiendo una órbita elíptica de halo centrada en L1. Orbita L1 una vez cada seis meses, mientras que L1 orbita alrededor del Sol cada 12 meses, debido a su acoplamiento con el movimiento de la Tierra. Esto permite que SOHO se encuentre siempre en una posición óptima para comunicarse con la Tierra.

En funcionamiento normal, la nave espacial transmite un flujo continuo de datos de 200 kbit/s con fotografías y otras mediciones científicas a través de su antena de alta ganancia a la Red de Espacio Profundo de la NASA , compuesta por estaciones terrestres de 26 metros. Los datos de SOHO sobre la actividad solar se utilizan para predecir los tiempos de llegada de las eyecciones de masa coronal (CME) a ​​la Tierra, protegiendo así las redes eléctricas y los satélites de sus efectos dañinos. Las CME dirigidas hacia la Tierra pueden generar tormentas geomagnéticas , que a su vez producen corrientes inducidas geomagnéticamente , provocando, en los casos más extremos, apagones, etc.

El 24 de junio de 2003, la ESA informó de la falla del motor paso a paso del eje Y de la antena , necesario para orientar la antena de alta ganancia hacia la Tierra y permitir la transmisión de datos a alta velocidad. En ese momento, se pensó que la anomalía de la antena podría causar interrupciones en el suministro de datos científicos de dos a tres semanas cada tres meses. ^{[ 6 ]} Sin embargo, los ingenieros de la ESA y la NASA lograron utilizar el par de antenas de baja ganancia de SOHO ^{[ 7 ]} , que originalmente estaban destinadas solo para emergencias, junto con las estaciones terrestres más grandes de la Red del Espacio Profundo de la NASA de 34 m (112 pies) y 70 m (230 pies) y el uso juicioso del Registrador de Estado Sólido (SSR) de SOHO para evitar la pérdida total de datos, con solo una ligera reducción en el flujo de datos cada tres meses. ^{[ 8 ]}    

El Módulo de Carga Útil (PLM) de SOHO consta de doce instrumentos, cada uno capaz de realizar observaciones independientes o coordinadas del Sol o partes del Sol, y algunos componentes de la nave espacial. Los instrumentos son: ^{[ 9 ] [ 10 ]}

• El espectrómetro de diagnóstico coronal ( CDS, archivado el 16 de octubre de 2020 en Wayback Machine ) mide la densidad, la temperatura y los flujos de plasma en la corona y puede proporcionar información sobre la composición elemental.
• El Sistema de Análisis de Isótopos y Elementos Cargados ( CELIAS ), que estudia la composición iónica del viento solar y las partículas energéticas interplanetarias.
• Colaboración integral de analizadores de partículas supratérmicas y energéticas ( COSTEP, archivada el 18 de octubre de 2020 en Wayback Machine ), que estudia la composición de iones y electrones del viento solar. A veces, COSTEP y ERNE se denominan conjuntamente Colaboración de analizadores de partículas COSTEP-ERNE ( CEPAC, archivada el 7 de septiembre de 2006 en Wayback Machine ).
• El Telescopio de Imágenes Ultravioleta Extrema ( EIT , por sus siglas en inglés) estudia la estructura y la actividad de la corona baja.
• Experimento de Núcleos y Electrones Energéticos y Relativistas ( ERNE , archivado el 7 de agosto de 2020 en Wayback Machine ), que estudia la composición de iones y electrones del viento solar. (Véase la nota anterior en la entrada de COSTEP).
• El instrumento GOLF ( Oscilaciones Globales a Bajas Frecuencias ) mide las variaciones de velocidad de todo el disco solar para explorar el núcleo del Sol.
• El coronógrafo espectrométrico de gran ángulo ( LASCO ) estudia la estructura y la evolución de la corona mediante la creación de un eclipse solar artificial.
• El generador de imágenes Doppler Michelson ( MDI ) mide la velocidad y los campos magnéticos en la fotosfera para estudiar la zona de convección que forma la capa exterior del interior del Sol y los campos magnéticos que controlan la estructura de la corona . El MDI fue el principal generador de datos en SOHO . Dos de los canales virtuales de SOHO llevan el nombre del MDI: VC2 (MDI-M) transmite datos de magnetogramas del MDI , y VC3 (MDI-H) transmite datos de heliosismología del MDI . El MDI no se ha utilizado para observación científica desde 2011, cuando fue reemplazado por el generador de imágenes heliosísmicas y magnéticas del Observatorio de Dinámica Solar . ^{[ 11 ]}
• El sistema de medición de radiación ultravioleta solar emitida ( SUMER , por sus siglas en inglés) mide los flujos de plasma, la temperatura y la densidad en la corona solar.
• El proyecto Solar Wind Anisotropies ( SWAN ) utiliza telescopios sensibles a una longitud de onda característica del hidrógeno para medir el flujo de masa del viento solar, cartografiar la densidad de la heliosfera y observar la estructura a gran escala de las corrientes del viento solar.
• El espectrómetro coronógrafo ultravioleta ( UVCS ) mide la densidad y la temperatura en la corona.
• El proyecto VIRGO ( Variabilidad de la Radiación Infrarroja Solar y las Oscilaciones Gravitacionales ), que mide las oscilaciones y la constante solar tanto de todo el disco solar como a baja resolución, explora nuevamente el núcleo del Sol.

Las observaciones de algunos instrumentos pueden formatearse como imágenes, la mayoría de las cuales están disponibles en internet para uso público o de investigación (véase el sitio web oficial ). Otras, como los espectros y las mediciones de partículas en el viento solar , no se prestan tan fácilmente a este formato. Estas imágenes abarcan longitudes de onda o frecuencias desde el rango óptico ( Hα ) hasta el ultravioleta extremo (EUV). Las imágenes tomadas parcial o exclusivamente con longitudes de onda no visibles se muestran en la página de SOHO y en otros sitios en falso color .

A diferencia de muchos telescopios espaciales y terrestres, el programa SOHO no asigna formalmente tiempo para propuestas de observación en instrumentos individuales; los interesados ​​pueden contactar a los equipos de instrumentos por correo electrónico y a través del sitio web de SOHO para solicitar tiempo mediante los procesos internos de cada equipo (algunos de los cuales son bastante informales, siempre que no se interrumpan las observaciones de referencia en curso). Existe un proceso formal (el programa "JOP") para el uso colaborativo de múltiples instrumentos SOHO en una sola observación. Las propuestas JOP se revisan en las reuniones trimestrales del Equipo de Trabajo Científico (SWT), y el tiempo JOP se asigna en las reuniones mensuales del Grupo de Trabajo de Planificación Científica. Los primeros resultados se presentaron en Solar Physics , volúmenes 170 y 175 (1997), editado por B. Fleck y Z. Švestka.

Como consecuencia de su observación del Sol, SOHO ( instrumento LASCO ) ha permitido inadvertidamente el descubrimiento de cometas al bloquear el resplandor solar. Aproximadamente la mitad de todos los cometas conocidos han sido detectados por SOHO, descubiertos en los últimos 15 años por más de 70 personas de 18 países diferentes que buscaron en las imágenes de SOHO/LASCO disponibles públicamente en línea. SOHO había descubierto más de 2700 cometas en abril de 2014, ^{[ 16 ] [ 17 ]} con una tasa de descubrimiento promedio de uno cada 2,59 días. ^{[ 18 ]}

La secuencia de eventos que interrumpió la misión SOHO comenzó el 24 de junio de 1998, mientras el equipo de SOHO realizaba una serie de calibraciones y maniobras rutinarias de los giroscopios de la nave espacial. Las operaciones continuaron hasta las 23:16 UTC, cuando SOHO perdió el contacto con el Sol y entró en un modo de control de actitud de emergencia llamado Re-adquisición Solar de Emergencia (ESR). Esto se debió a errores de comando que provocaron que el giroscopio B, responsable de la detección de fallos, permaneciera en su configuración de alta ganancia, lo que llevó a que detectara incorrectamente una velocidad de alabeo 20 veces mayor que la real, activando así el modo ESR. Posteriormente, la nave espacial entró en el modo de Adquisición Solar Inicial (ISA). Para corregir el error de actitud de alabeo detectado (pero inexistente), la nave espacial activó sus propulsores de alabeo. El equipo de SOHO intentó recuperar el observatorio, pero SOHO volvió a entrar en modo de emergencia el 25 de junio de 1998, a las 02:35 UTC, menos de un minuto después del encendido de los propulsores, ya que la velocidad de rotación volvió a ser lo suficientemente alta como para ser detectada por el giroscopio B y activar el ESR-6 (el sexto modo ESR desde el lanzamiento). Los esfuerzos de recuperación continuaron, pero SOHO entró en modo de emergencia por última vez a las 04:38 UTC. Se perdió todo contacto con SOHO a las 04:43:56 UTC y comenzó la interrupción de la misión. SOHO estaba girando, perdiendo energía eléctrica y ya no apuntaba al Sol. ^{[ 22 ]}

Personal experto de la ESA fue enviado inmediatamente desde Europa a Estados Unidos para dirigir las operaciones. ^{[ 23 ]} Pasaron días sin contacto con SOHO. El 23 de julio de 1998, el Observatorio de Arecibo y el Radar del Sistema Solar de Goldstone se combinaron para localizar SOHO con radar y determinar su ubicación y orientación . SOHO estaba cerca de su posición prevista, orientado con su lateral en lugar del panel frontal del Reflector Óptico de Superficie apuntando hacia el Sol, y giraba a una revolución cada 53 segundos. Una vez localizado SOHO, se elaboraron planes para contactar con él. El 3 de agosto, se detectó una portadora de SOHO, la primera señal desde el 25 de junio de 1998. Tras varios días cargando la batería , el 8 de agosto se intentó con éxito modular la portadora y transmitir la telemetría . Después de transmitir las temperaturas de los instrumentos el 9 de agosto de 1998, se realizó el análisis de datos y se inició la planificación para la recuperación de SOHO. ^{[ 24 ]}

El equipo de recuperación comenzó asignando la limitada energía eléctrica. Después de esto, se determinó la orientación anómala de SOHO en el espacio. El descongelamiento del tanque de combustible de hidracina congelado , utilizando los calentadores de control térmico de SOHO, comenzó el 12 de agosto de 1998. A continuación, se descongelaron las tuberías y los propulsores , y SOHO se reorientó hacia el Sol el 16 de septiembre de 1998. Después de casi una semana de actividades de recuperación del bus de la nave espacial y una maniobra de corrección orbital, el bus de la nave espacial SOHO volvió a su modo normal el 25 de septiembre de 1998 a las 19:52 UTC. La recuperación de los instrumentos comenzó el 5 de octubre de 1998 con SUMER y finalizó el 24 de octubre de 1998 con CELIAS. ^{[ 23 ]}

Tras esta recuperación, solo un giroscopio permaneció operativo, y el 21 de diciembre de 1998, dicho giroscopio falló. El control de actitud se logró mediante el encendido manual de los propulsores, que consumían 7 kg (15 lb) de combustible semanalmente, mientras la ESA desarrollaba un nuevo modo de operación sin giroscopio que se implementó con éxito el 1 de febrero de 1999. ^{[ 23 ]}  

• Lista de programas y misiones de la Agencia Espacial Europea
• El satélite Space Weather Follow On-Lagrange 1 , lanzado en 2025.
• Advanced Composition Explorer , lanzado en 1997, sigue en funcionamiento.
• El Observatorio Climático del Espacio Profundo (DSCOVR), lanzado en 2015, orbita en L ₁ .
• Heliofísica
• Telescopio suborbital High Resolution Coronal Imager (Hi-C), lanzado en 2012.
• La sonda solar Parker , lanzada en 2018, sigue operativa.
• El grupo Phoebus , científicos internacionales que buscan detectar modos G solares
• SOHO 2333
• El Observatorio de Dinámica Solar (SDO), inaugurado en 2010, sigue en funcionamiento.
• La sonda Solar Orbiter , lanzada en 2020, sigue operativa.
• STEREO (Observatorio de Relaciones Sol-Terrestres), lanzado en 2006, sigue en funcionamiento.
• El rover TRACE ( Transition Region and Coronal Explorer ), lanzado en 1998, fue desmantelado en 2010.
• La nave espacial Ulysses , lanzada en 1990, fue dada de baja en 2009.
• La nave espacial Wind , lanzada en 1994, sigue operativa.

• "La recuperación de SOHO: una historia de éxito sin precedentes" (PDF) . Consultado el 11 de marzo de 2006 .
• "Informe preliminar sobre el estado y los antecedentes de la interrupción de la misión de SOHO – 15 de julio de 1998" . Consultado el 11 de marzo de 2006 .
• "Informe final de la Junta de Investigación Conjunta NASA/ESA sobre la interrupción de la misión SOHO – 31 de agosto de 1998" . Consultado el 11 de marzo de 2006 .
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• Página web de ESA SOHO : Historias, imágenes, vídeos
• Página web de la NASA SOHO : información, galería, datos, operaciones, etc.
• "Descripción de la misión SOHO" . Sitio web de la NASA sobre SOHO . Consultado el 24 de octubre de 2005 .
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• "El tiempo en el espacio ahora" . Servicio Meteorológico Nacional – Centro del Entorno Espacial. Archivado del original el 23 de octubre de 2005. Consultado el 24 de octubre de 2005 .
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• SOHO avista el cometa número 2000
• Tránsitos de objetos a través del campo de visión (FOV) del LASCO/C3 en 2013 (Giuseppe Pappa)
• Objetos destacados en LASCO C3 y los mapas estelares de LASCO (identifican los objetos en el campo de visión para cualquier día del año).
• ¡Descubrirás el próximo cometa... desde la comodidad de tu sofá! (Ciencia para los ciudadanos, 18 de octubre de 2011)
• Ceres en LASCO C2 (17 de agosto de 2013)
• Base de datos de manchas solares basada en observaciones del satélite SOHO desde 1996 hasta 2011 ( )