Investigadores finalmente resuelven por qué las sondas solares se empañan… con agua

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Investigadores finalmente resuelven por qué las sondas solares se empañan… con agua

Los científicos por fin tienen una razón clara de por qué se junta vapor de agua en algunos sensores de las sondas solares. / Sean Kelley/NIST

 

Recientemente, una investigación descubrió que los filtros de aluminio en dos sondas solares diferentes se están degradando a medida que el agua corroe sus superficies. Estos filtros son importantes para detectar las emisiones ultravioleta extremas (EUV), por lo que cualquier tipo de enturbiamiento afectará su eficacia. Si bien el problema ha sido evidente durante un tiempo, los científicos recién han descubierto la causa. Los detalles fueron publicados en Solar Physics.

La oxidación del aluminio sería la culpable. Esta es provocada por la presencia de agua e inducida por la radiación ultravioleta. A medida que se acumulan las capas de metal oxidado, el filtro se empaña y bloquea las ondas de luz que el sensor está diseñado para monitorear. 

La superficie del aluminio suele estar recubierta de forma natural con una capa superficial de óxido. Esta se produce cuando los átomos de oxígeno se unen a los átomos de la superficie del aluminio. La luz ultravioleta aumenta la tasa de oxidación, permitiendo la formación de capas adicionales de óxido.

 

El estudio 

Por lo general, no hay mucho oxígeno en el espacio. De hecho hay poquísimo de cualquier cosa, para unirse al aluminio. Sin embargo, la presencia de agua, que contiene átomos de oxígeno, podría cambiar las reglas del juego. 

Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) decidieron usar la instalación de radiación ultravioleta de sincrotrón (SURF) para probar esa tesis. Generaron radiación EUV, lanzándola a un filtro de aluminio en una cámara de vacío en la que se había introducido vapor de agua.

Así encontraron una capa de óxido en su muestra de aluminio. Esta era mucho más gruesa de lo que sugiere la teoría aceptada, pero no lo suficiente. Las capas que se ven las sondas solares tienen un grosor mucho mayor. 

No obstante, el modelado mostró que con una exposición suficiente, habrían logrado una capa de óxido en alrededor de 10 meses, comparable a los filtros de aluminio a bordo del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA (SDO) y el Observatorio Heliosférico y Solar de la Agencia Espacial Europea (SOHO).

 

Pero, ¿cómo?

A pesar de los experimentos, aún no se revelaba el enigma de cómo llegó el agua hasta una sonda solar. Para el equipo, este tenía que haber viajado de polizonte en las mismas sondas

La respuesta es el material de la manta térmica que protege los delicados instrumentos de la sonda de las temperaturas extremas. Estos están hechos de capas de una fina lámina de tereftalato de polietileno (PET), recubiertas de metal reflectante para reflejar la mayor parte del calor que incide sobre el material.


Sin embargo, el PET es conocido por absorber y retener agua de la atmósfera. Esto explica por qué la sonda SOHO, lanzada en 2010, tenía una degradación del 35% en los primeros seis meses.

El equipo espera explorar formas de prevenir esta oxidación. Por ejemplo, trabajar en una protección del aluminio o desarrollar un nuevo filtro que pueda operar en el rango de longitud de onda requerido

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