Nuevo instrumento compacto permitirá medir partículas energéticas en CubeSats

Un equipo de científicos e ingenieros patrocinado por la NASA ha creado un enfoque novedoso para observar partículas de alta energía en el entorno espacial cercano a la Tierra. El instrumento, diseñado para la misión REAL (Relativistic Electron Atmospheric Loss) en un CubeSat, integra sensores miniaturizados en un dispositivo compacto de múltiples vistas, lo que permite mediciones más completas de cómo las partículas energéticas son transportadas y perdidas en los cinturones de radiación de Van Allen.

Estos cinturones, regiones con forma de dona que atrapan partículas cargadas alrededor del planeta, representan un peligro constante para satélites esenciales como los de GPS, telefonía e internet. En particular, el cinturón exterior contiene los llamados "electrones asesinos", capaces de penetrar blindajes y provocar descargas eléctricas o anomalías operativas. Comprender su comportamiento es clave para mitigar riesgos.

El instrumento REAL, lanzado el 23 de julio de 2025, incorpora tres cabezales sensores —de baja, media y alta energía— con múltiples direcciones de observación simultáneas: dos, cinco y cuatro respectivamente. Ocupa solo la mitad del CubeSat de 3U y ofrece una resolución temporal suficiente para detectar microestallidos de electrones con energías de 40 keV a 2 MeV.

A diferencia de los CubeSats tradicionales, que solo observan desde una dirección y deben girar para obtener una imagen completa —lo que toma segundos y no captura microestallidos—, REAL apunta a lo largo del campo magnético terrestre y mide simultáneamente cantidad, energía y ángulo de las partículas que caen a la atmósfera. Esto es una capacidad sin precedentes.

La innovación radica en la miniaturización de sensores. El cabezal de alta energía usa un colimador de aluminio de 30 mm con cuatro aperturas, cada una conectada a un detector de estado sólido. El de media energía emplea cinco áreas activas y un colimador de 22 mm. El de baja energía es un analizador electrostático miniatura con electrodos de titanio y rendijas de silicio grabado, con 36 aperturas y dos direcciones de observación.

Thomas Sotirelis, físico del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins y creador del concepto, explicó que las partículas atrapadas pueden permanecer en los cinturones por largos periodos, pero si alguna interacción las dirige hacia las líneas del campo magnético terrestre, se precipitan a la atmósfera en eventos conocidos como precipitación de electrones energéticos (EEP). Estos eventos son una de las principales formas en que se pierden electrones y juegan un papel crucial en la dinámica de los cinturones.

La misión REAL busca distinguir entre modos de dispersión difusivos o no lineales para determinar qué ondas de plasma son responsables de la caída de electrones. Esto permitirá a los científicos mejorar los modelos de clima espacial y predecir mejor las tormentas de radiación que afectan a la infraestructura satelital.

Robyn Millan, física espacial de Dartmouth College e investigadora principal de la misión, destacó que lograron comprimir tres sensores con múltiples direcciones en la parte superior del CubeSat, de solo 100 por 100 milímetros. "Estamos muy orgullosos de eso", afirmó. La tecnología abre la puerta a que futuras misiones pequeñas y de bajo costo realicen observaciones de alta fidelidad del entorno de radiación terrestre.

El desarrollo del instrumento REAL representa un avance significativo para la ciencia del clima espacial y la protección de satélites. Al permitir mediciones detalladas de la precipitación de electrones, contribuirá a salvaguardar sistemas de navegación, comunicaciones y otros servicios vitales para la sociedad moderna.