Los impactos de los granos de polvo a hipervelocidad en una nave espacial producen explosiones de plasma y nubes de residuos que pueden perturbar su funcionamiento.

Así ha sido demostrado por científicos del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado y del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins, que han analizado colisiones entre la sonda solar Parker y el polvo estelar

La nave espacial Sonda Solar Parker, el último y más ambicioso esfuerzo de la NASA para estudiar el Sol, ha batido muchos récords, ya que se ha acercado al sol más que cualquier otra nave espacial hasta la fecha, sus instrumentos han funcionado a las temperaturas más altas y la sonda es el objeto fabricado por el hombre más rápido de la historia. Pero estos récords tienen un coste: la nave se mueve tan rápido que chocar incluso con un pequeño grano de polvo puede provocar graves daños.

Dirigido por David Malaspina, investigador del LASP y profesor adjunto del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias de la Universidad de Colorado, el equipo se basó en observaciones electromagnéticas y ópticas de la Sonda Solar Parker para producir la imagen más completa hasta ahora de cómo los impactos de polvo a hipervelocidad pueden dañar una nave espacial y perturbar su funcionamiento.

Al atravesar el espacio cercano al Sol a una velocidad de hasta 180 kilómetros por segundo, la Sonda Solar Parker atraviesa la región más densa de la nube zodiacal, una espesa nube de polvo con forma de tortita que se extiende por todo el sistema solar y está formada por diminutos granos de polvo desprendidos de asteroides y cometas.

Cuando la Sonda Solar Parker atraviesa esta región, miles de granos de polvo diminutos (de entre 2 y 20 micras de diámetro, es decir, menos de un cuarto de la anchura de un cabello humano) chocan con la nave a hipervelocidad (más de 10.000 kilómetros por hora). Tras el impacto, el material que compone los granos de polvo y la superficie de la nave se calienta tanto que primero se vaporiza y luego se ioniza.

La ionización es un proceso en el que los átomos del material vaporizado se separan en sus iones y electrones constituyentes, produciendo un estado de la materia llamado plasma. La rápida vaporización e ionización crea una explosión de plasma que dura menos de una milésima de segundo. Los mayores de estos impactos también generan nubes de escombros que se expanden lentamente alejándose de la nave espacial.

En el nuevo estudio, presentado en la 63ª Reunión Anual de la División de Física del Plasma de la Sociedad Estadounidense de Física, Malaspina y sus colegas utilizaron antenas y sensores de campo magnético para medir las perturbaciones del entorno electromagnético alrededor de la nave espacial producidas por las explosiones de plasma por impacto de polvo.

Los hallazgos podrían dar lugar a nuevos conocimientos sobre la meteorología espacial en torno al Sol. Por ejemplo, estas mediciones permitieron al equipo estudiar cómo estas explosiones de plasma interactuaban con el viento solar, o la corriente de iones y electrones que el sol genera de forma constante.

“Con estas mediciones, podemos observar cómo el plasma creado por estos impactos de polvo es arrastrado por el flujo del viento solar –explica Malaspina–. Aprender cómo funciona este proceso de “captación” a pequeña escala puede ayudar a los científicos a entender mejor cómo son barridas por el viento solar regiones de plasma más grandes, como las de las atmósferas superiores de Venus y Marte”.

Los hallazgos también tienen importantes implicaciones para la seguridad de la Sonda Solar Parker y las naves espaciales que vendrán después.

El equipo observó cómo las escamas metálicas y los trozos de pintura desprendidos durante las colisiones con el polvo se desplazaban y caían cerca de la nave. Estos restos crearon rayas en las imágenes tomadas por las cámaras científicas y de navegación de la Sonda Solar Parker.

“Muchas rayas de la imagen parecen radiales, originadas cerca del escudo térmico”, apunta el coautor del estudio, Kaushik Iyer, del APL, refiriéndose al gran escudo que protege a Parker Solar Probe del intenso calor cerca del sol.

El estudio también informa de que algunos desechos dispersaron la luz solar en las cámaras de navegación de la Sonda Solar Parker, impidiendo temporalmente que la nave espacial determinara su orientación en el espacio. Eso puede ser una perspectiva peligrosa para una nave espacial que depende de la orientación precisa de su escudo térmico para sobrevivir.

La Sonda Solar Parker se lanzó en 2018 y ha completado nueve órbitas completas del sol. Antes de que termine su misión principal en 2025, completará otras 15 órbitas.

Fuente: europapress.es