El pasado 24 de septiembre, el cohete Falcon 9 de SpaceX despegó desde el Centro Espacial Kennedy, en Florida, con tres misiones científicas a bordo. Entre ellas: el Carruthers Geocorona Observatory, proyecto en el que participa el ingeniero electrónico PUCP e investigador asociado en la NASA Dr. Gonzalo Cucho Padín, cuya investigación doctoral sirvió de base para el desarrollo de esta misión que revelará el halo invisible de la Tierra.

Cucho es autor de la tesis doctoral «Quantification of the spatial structure and temporal variability of earth’s exosphere using optical tomography«, que dio origen al método que hoy permitirá a esta misión observar la exósfera terrestre -la capa más externa de la atmósfera- y entender cómo el viento solar afecta la distribución del hidrógeno atómico (H), elemento que revela el modo en que el agua (H₂O) se escapa lentamente del planeta hacia el espacio.

La misión Carruthers permitirá entender cómo las tormentas solares afectan la exósfera y cuánto hidrógeno se pierde durante esos eventos.

“El desarrollo de este fenómeno va a depender mucho de cómo reacciona nuestro planeta al sol. De eso se trata la meteorología espacial. Nos interesa saber cuánto viento solar sale de su superficie, pues hay momentos inesperados [de emisión], así como conocer sus tormentas y terremotos, en los que hay una emisión de mayor densidad y velocidad de estas partículas que, cuando impactan en la Tierra, van a causar efectos negativos”, explica el especialista.

¿Y cuáles son estos efectos negativos? El investigador advierte que las tormentas solares pueden afectar los servicios satelitales, como el internet, el GPS y las comunicaciones, además de interrumpir el suministro eléctrico, sobre todo en los polos. También pueden provocar alteraciones en la atmósfera y generar diversas consecuencias en el suelo terrestre.

Así como una tomografía toma muchas imágenes 2D de un cuerpo para reconstruir un órgano en 3D, mi tesis hace lo mismo pero con señales ultravioletas. A partir de imágenes de la geocorona, reconstruimos en tres dimensiones la densidad de hidrógeno que rodea nuestro planeta”.

Cuando ocurren estas tormentas -es decir, cuando aumenta la densidad y velocidad de las partículas que provienen del Sol-, la Tierra reacciona elevando la temperatura de su atmósfera. Ese calentamiento facilita que mayor cantidad de hidrógeno atómico se escape hacia el espacio, contribuyendo así a la pérdida gradual de agua del planeta.

Por qué es importante estudiar el clima espacial

El Sol no solo emite luz, sino también partículas cargadas eléctricamente que viajan por el sistema solar a alta velocidad. Este fenómeno se conoce como viento solar. Cuando una emisión intensa de estas partículas impacta la Tierra, se produce una tormenta solar que puede tener efectos serios.

“En países cercanos a los polos, una tormenta solar puede dejar sin luz a ciudades enteras por días o semanas. Ya ha ocurrido antes”, advierte el Dr. Cucho y resalta que también puede afectar los satélites que están en el espacio.

A 1.6 millones

de kilómetros de la Tierra, en un punto llamado Lagrange L1, dos cámaras ultravioletas observarán de forma constante el resplandor ultravioleta de la exósfera, conocido como geocorona.

La misión Carruthers permitirá entender cómo esas tormentas afectan la exósfera y cuánta cantidad de hidrógeno se pierde durante esos eventos. Para ello, utiliza dos cámaras ultravioletas, las cuales se ubicarán a 1.6 millones de kilómetros de la Tierra, en un punto llamado Lagrange L1, desde donde podrán observar de forma constante el resplandor ultravioleta de la exósfera, conocido como geocorona.

“Mientras más hidrógeno tengamos, menor será el daño. En términos simples, el hidrógeno ‘enfría’ los iones del viento solar y reduce su velocidad. Por eso, es crucial saber cuánta cantidad hay en cada momento”, precisa el investigador.

Con esta información, se podrá adoptar medidas, como hacer cortes en la red eléctrica para evitar que se quemen las líneas de distribución, cambiar de órbita los satélites o simplemente apagar sus sensores para evitar que sufran daños.

Cómo su tesis se volvió parte de la misión

La tesis doctoral de Cucho, "Quantification of the spatial structure and temporal variability of earth's exosphere using optical tomography", dio origen al método que hoy permitirá a esta misión observar la exósfera terrestre.

La tesis de Cucho, sustentada en 2021, no solo abordó el estudio del hidrógeno, sino que propuso una metodología similar a una tomografía médica para reconstruir imágenes tridimensionales de la exósfera.

“Así como una tomografía toma muchas imágenes 2D de un cuerpo para reconstruir un órgano en 3D, mi tesis hace lo mismo pero con señales ultravioletas. A partir de imágenes de la geocorona, reconstruimos en tres dimensiones la densidad de hidrógeno que rodea nuestro planeta”, detalla.

El estudio de la geocorona permitirá determinar la densidad de hidrógeno alrededor de la Tierra.

Sus publicaciones científicas de 2018 y 2019 fueron utilizadas como base conceptual para la propuesta que la NASA aprobó posteriormente. Es decir, el trabajo de Cucho no fue incorporado después del inicio del proyecto, sino que fue parte del origen mismo de la misión Carruthers.

“No es que primero se haya iniciado la misión y luego decidieran usar mi tesis. Fue al revés. Mis investigaciones empezaron antes y sirvieron como base para la propuesta. Desde 2018 publiqué artículos que fueron tomados como referencia, incluso antes de terminar mi doctorado en 2021. En la misión, se prometió aplicar la tomografía que desarrollé en esos trabajos y mi tesis terminó siendo la consolidación de todo ese proceso», sostiene.

Mientras más hidrógeno tengamos, menor será el daño. En términos simples, el hidrógeno ‘enfría’ los iones del viento solar y reduce su velocidad».

Una misión a largo plazo

El camino de esta misión ha sido largo. Desde que se presentó la propuesta en 2018, el proyecto ha pasado por diversas etapas de aprobación y desarrollo. La construcción de las cámaras ultravioletas y el satélite tomó cerca de cuatro años.

Lanzado el 24 de septiembre, el satélite tardará aproximadamente 108 días en llegar a su punto de observación, lo que ocurrirá en febrero o marzo de 2026. Luego se iniciará un periodo de calibración y, hacia mediados de ese año, comenzará la fase científica.

“En unos dos o tres meses después del arranque, esperamos tener los primeros resultados. Luego, la NASA liberará todos los datos públicamente seis meses después, pero el equipo científico tiene ese tiempo para procesarlos y publicar antes”, señala Cucho. La misión está planificada para durar dos años nominales, aunque podría extenderse.