SUNRISE

Institución responsable:  Max Planck Institute for Solar System Research & Katlenburg-Lindau Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik (Germany) High Altitude Observatory & Lockheed-Martin Solar and Astrophysics Laboratory (USA) Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, Instituto de Astrofísica de Andalucía, Grupo de Astronomía y Ciencias del Espacio de la Universidad de Valencia e Instituto de Astrofisica de Canarias (Spain)
Investigador principal:  Prof. Dr. Sami K. Solanki / Dr. Peter Barthol / Dr. Michael Knölker / Dr. Valentín Martínez Pillet

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.

Detalles del globo y su operación

Sitio de lanzamiento: European Space Range, Kiruna, Suecia     Hora lanzamiento: 6:27 utc
Lanzamiento y operación del globo a cargo de: Columbia Scientific Balloon Facility (CSBF)
Globo: Abierto (cero presion)  
Nº de serie del globo: -
Nº de vuelo: 596N
Campaña: Sin Datos  
Peso carga útil: -
Peso góndola: -
Peso Total: -

SUNRISE fue lanzado el 8 de Junio de 2009, a las 6:27 UTC, utilizando el método dinámico con asistencia del vehiculo lanzador Hercules. La gondola fue liberada sin inconvenientes y el globo inició la fase inicial de ascenso a una velocidad algo menor a lo anticipado. La ausencia de vientos superficiales hicieron que el globo subiera sobre la vertical de ESRANGE hasta alcanzar los 121.400 pies en donde inició un desplazamiento hacia el oeste que lo llevaría a cruzar Suecia, Noruega y adentrarse en el Océano Atlántico.

La ruta desarrollada por el ingenio se ubico mas al norte de lo anticipado por las predicciones de dias previos, de manera que el vuelo debió acortarse para evitar el riesgo de un posible amerizaje de la gondola. Ya volando sobre Canada, en las ultimas horas del 13 de Junio el equipo cientifico transmitió por telemtria las ordenes de apagado del telescopio para poner al instrumento en modo de aterrizaje. El vuelo fue finalizado ese mismo día a las 22:52 UTC totalizando un periplo de 5 dias, 17 horas y 8 minutos.

El proceso de terminación fue conducido desde Centro de Control de Operaciones de Palestine, Texas, mientras que la separación del paracaidas de su carga fue realizada desde el avion de seguimiento.

La carga util aterrizó en la Isla Somerset, a 68 millas nauticas al S-SE del aerodromo mas cercano en Resolute Bay, Nunavut, Canada. Durante los primeros minutos el avión de seguimiento no pudo avistar la gondola debido a las condiciones climaticas adversas incluyendo formaciones espesas de nubes a baja altura. Sin embargo, el equipo pudo confirmar visualmente la separación del paracaídas mientras que en Palestine se seguian recibiendo datos via Iridium varias horas despues del aterrizaje, indicando que la gondola se hallaba en buenas condiciones.

Sunrise fue recuperado completamente algunos dias despues del aterrizaje. Todas las partes del instrumento fueron transportadas primero en helicoptero hasta Resolute Bay, y luego por avión hasta Yellowknife, donde fueron depositadas en containers para el regreso a sus instituciones de origen. El daño sufrido por Sunrise fue moderado, por ejemplo el espejo primario sobrevivió perfectamente al aterrizaje, en tanto que los datos cientificos del vuelo, almacenados en los discos rigidos, fueron extraidos sin daño alguno y transportados hasta el MPS por personal tecnico que los llevó a bordo de vuelos comerciales desde Yellowknife.

Este fue el primer vuelo cientifico de SUNRISE luego de una primera misión de ingeniería llevada a cabo en el año 2007 desde Fort Sumner, Nuevo Mexico, EEUU. El vuelo fue planeado para coincidir con uno de los mayores periodos de reposo de la actividad magnetica solar en un siglo.

Durante el presente vuelo transatlántico todos los sistemas del instrumento funcionaron sin inconvenientes. En la fase inicial del vuelo, el equipo cientifico se encontró con algunos problemas de comunicaciones. Hasta que SUNRISE desapareció por debajo del horizonte el enlace con el globo se establecía por medio de un sistema de alta cadencia de datos tyambien denominado LOS (line of sight) algo vital ya que durante esa fase inicial y antes de que el balón iniciara su derrotero sobre el Océano era necesario calibrar varios de los instrumentos de a bordo. Para permitir un mayor tiempo de enlace de alta velocidad se intentó establecer una segunda estación terrestre de enlace en el archipiélago Lofoten, frente a la costa Noruega asegurando así un minimo de entre 10 y 12 horas de enlace veloz desde el lanzamiento. Desafortunadamente, la transferencia de operaciones a Lofoten no funcionó como se esperaba, obligando al equipo a pasar al modo de enlace satelital de baja velocidad antes de lo esperado, por lo que la fase de calibración tomó mas de lo esperado.

En el primer dia de vuelo se iniciaron las operaciones de todos los instrumentos cientificos del telescopio. Las imagenes recibidas via satélite eran de poca resolución pero lo suficientemente detalladas como para confirmar la excelente calidad de las observaciones realizadas.

A lo largo del vuelo, el telescopio funciono impecablemente y todos sus instrumentos se desenvolvieron en los rangos de temperatura esperados. Aun luego de un ciclo completo de trancisiones día-noche con sus cambios de temperaturas asociadas la calidad de imagen no cambió y el telescopio se mantuvo perfectamente en foco.

Se realizaron observaciones muy precisas de manchas solares que aparecieron durante la misión en forma coordinada con varios telescopios solares alrededor del mundo, para permitir a futuro una comparación de los resultados.

Las casi 130 horas de datos obtenidos se traducen en casi dos terabytes de información. Esas imagenes del sol ayudaron a entender la relación existente entre los campos magneticos y el brillo de las estructuras magneticas en el ultravioleta. Se trata de un estudio de gran importancia que ayuda a los científicos a comprender el impacto de la radiación UV del sol en la química de la estratósfera polar.

Un segundo vuelo de SUNRISE tuvo lugar en Junio de 2013, esta vez durante un periodo de máxima actividad solar.





Referencias externas y bibliografía