Descripci√≥n de la carga útil

Sunrise es un instrumento de observación solar ligero creado para efectuar observaciones espectro-polarimetricas de la atmósfera de nuestro sol. Consta de un telescopio, que alimenta tres instrumentos ubicados en el plano focal: el espectrógrafo-polarímetro (SP), el filtrógrafo (FG) y el magnetógrafo de imágenes (IMAX). Los mismos se ubican sobre la estructura de montaje del telescopio.

El objetivo científico del instrumento es ayudar a comprender la estructura y dinámica del campo magnético tanto de la atmósfera solar cuanto de la cromósfera, como así también ayudar a la comprensión de la física de los cambios de irradiancia que el astro experimenta.

El telescopio posee una apertura de 1 metro y consta de un espejo primario con una largo focal de 2.5 m y un espejo secundario elíptico que en conjunto le otorgan una distancia focal efectiva de 25 m. Es de tipo Gregoriano con la imagen primaria formada entre los dos espejos.

El tipo de observaciones a realizar requieren una muy alta resolución espacial (del orden de los 0.05 arco-segundos) e implica un esfuerzo substancial de guía y apuntamiento preciso del telescopio. Para alcanzar este objetivo, el sistema de apuntamiento y guía trabaja a dos niveles, primero para el apuntamiento solar del conjunto gondola/telescopio en azimuth por un motor de torque que forma parte de la unidad de transferencia de momento (MTU) ubicada en el punto de soporte de la gondola, y segundo por medio de una guía precisa y la compensación del movimiento de imagen.

En razón de las diferencias de temperatura entre el nivel de tierra y el de vuelo, es importante contar durante el desarrollo de la misión con una capacidad precisa y confiable de alineamiento de las ópticas. Así fue que con este objetivo, se desarrolló un sistema capaz de detectar deformaciones leves de onda frontal en el telescopio. Un sensor de onda frontal mide el estado real de alineación del sistema óptico y genera una señal de error apropiada. Un sistema de control transfiere esa señal de error a un actuador que imprime un movimiento al espejo secundario que corrije el defecto.

Veamos en detalle los tres instrumentos que se acoplan al telescopio. Primero, el espectrógrafo-polarímetro (SP) que combina polarimetría vectorial de alta resolución con un espectrógrafo Echelle multilineal en una configuración Littrow modificada, proveyendo simultaneamente mediciones de campo magnético fotosférico y espectroscopía diagnóstica de lineas cromosfericas y fotosféricas.

Segundo, el filtrógrafo (FG) utilizado como camara de rejilla de espectrógrafo polarímetro en multiples longitudes de onda. Esto permite que ambos instrumentos reciban la cantidad total de luz en todas las longitudes de onda. Adicionalmente, la imagen de la entrada del espectrógrafo en los filterogramas permite una precisa identificación de la región simultáneamente observada por el SP. Tres longitudes de onda distintas son elegidas para muestrear tanto la fotósfera como la cromósfera.

Por ultimo, el Imaging Magnetograph Experiment for Sunrise (IMaX) como su nombre lo indica es un magnetografo de imagenes vectoriales basado en filtros de banda estrecha. El instrumento provee mapas bidimensionales de alta cadencia del vector magnetico completo. Dichas imagenes se obtienen en dos longitudes de onda estrechas cuya selección se efectúa por medio de un sistema Fabry-Perot . De esta manera, esta asegurada la homogeneidad de la longitud de onda seleccionada sobre el campo de visión.

El telescopio esta montado en su eje de elevación a una gondola compuesta principalmente de elementos de aluminio estandarizados. La misma, ha sido diseñada para resistir la aceleración vertical que se produce al momento de la apertura del paracaidas al final del vuelo. Esta estructura junto con una serie de absorbedores de choque protegen los instrumentos de los componentes verticales y horizontales de choque que pueden ocurrir durante un aterrizaje con vientos cruzados. La gondola puede moverse en direccional azimuthal para apuntar el telescopio y los paneles solares en dirección al astro rey. Esto se realiza mediante una unidad de transferencia de momento (MTU) montada en la parte superior del conjunto.

Durante el ascenso, el descenso y el aterrizaje, el telescopio es colocado en posición horizontal de manera que permanece protegido por la llamada "cuna". La gondola esta suspendida del marco principal del telescopio, y rota con su estructura mientras que el telescopio es manejado directamente por la MTU, diseñada especialmente para minimizar las sacudidas durante el apuntamiento estabilizado.

Desarrollo del vuelo y resultados de la misión

 

Sitio de lanzamiento: Scientific Flight Balloon Facility, Nuevo Mexico, EEUU  
Hora lanzamiento: 15:00
Lanzamiento y operación del globo a cargo de: Columbia Scientific Balloon Facility (CSBF)
Globo: Globo de Presión Cero  
Nº de vuelo: 576N

El globo fue lanzado utilizando el metodo dinamico con asistencia de vehiculo lanzador a las 15:00 UTC del 3 de Octubre de 2007.

Luego de una fase nominal de ascenso, el balón inició un derrotero en dirección del norte de Nuevo Mexico tal y como puede apreciarse en el mapa de mas arriba (click para ampliarlo). Cerca de finalizar su recorrido, el globo adquirió un desplazamiento hacia el este ingresando al Estado de Texas.

Luego de un tiempo total de vuelo de 9 horas, el balon fue separado de su carga util, la que descendió en paracaidas entre las ciudades de Hartley y Dalhart. La gondola fue recuperada por personal de la CSBF, retornando a Fort Sumner el dia siguiente.

Durante el presente vuelo de ingeniería se utilizó una version de prueba del telescopio SUNRISE, esencialmente para evitar cualquier posible daño al instrumento destinado a efectuar el primer vuelo netamente científico.

La gondola fue equipada con la computadora principal (ICU), unidades de almacenamiento y distribución de energia, un pequeño telescopio ultravioleta de 25 cm de apertura y un sistema de camaras con una rueda de filtros, para verificar las capacidades de apuntamiento de la gondola. Totalmente alimentada por baterias, la gondola tenia montados paneles solares simulados para reproducir las condiciones termicas, y representativos en terminos de masa, inercia y aerodinámica de los reales.

El vuelo reveló la sensibilidad de algunos componentes electrónicos a los rigores de las condiciones ambientales de la tropopausa. Temperaturas de -75ºC causaron que la ICU dejara de funcionar temporariamente, recuperandose luego de que el balon alcanzara altura de flotación y funcionando bien durante el resto de la misión. Para el vuelo cientifico -realizado entre Suecia y Canada en 2009- se decidió modificar el diseño térmico de SUNRISE implementando pantallas de viento.

Referencias externas y fuentes bibliográficas

Imágenes de la misión

Seguro dentro de su gondola, el telescopio Sunrise es sostenido por el vehiculo lanzador al amanecer del dia de su lanzamiento (Foto de Carlye Calvin, UCAR) Miembros del equipo de la CSBF conectando la parte superior del paracaidas al globo (Foto de Carlye Calvin, UCAR) Vista de las operaciones de inflado del globo. Los tubos de inflado se curvan por efecto del fuerte viento en superficie (Foto de Carlye Calvin, UCAR) La gondola transportando el telescopio Sunrise en el momento de ser liberada por el vehiculo lanzador (Foto de David Elmore, UCAR) Vista de la fase inicial de ascenso del ingenio (Foto de Carlye Calvin, UCAR)