División de Ciencias Heliofísicas

El Laboratorio de Física Solar trabaja para comprender el Sol como estrella y como principal impulsor de la actividad en todo el Sistema Solar . Su investigación amplía el conocimiento del sistema Tierra-Sol y contribuye a posibilitar la exploración robótica y humana. ^{[ 7 ]}

El Laboratorio de Física Heliosférica desarrolla instrumentos y modelos para investigar el origen y la evolución del viento solar, los rayos cósmicos de baja energía y la interacción de la heliosfera del Sol con el medio interestelar local . El Laboratorio diseña e implementa servicios de datos multidisciplinarios y multimisión únicos para impulsar el programa solar-terrestre de la NASA y nuestra comprensión del sistema Sol-Tierra. ^{[ 8 ]}

El Laboratorio de Física Geoespacial se centra en los procesos que ocurren en las magnetosferas de los planetas magnetizados y en la interacción del viento solar con las magnetosferas planetarias. Los investigadores también estudian procesos, como la turbulencia magnetofluídica , que impregnan la heliosfera desde la atmósfera solar hasta el borde del Sistema Solar. ^{[ 9 ]}

El Laboratorio de Clima Espacial realiza investigaciones y análisis de los procesos físicos subyacentes al clima espacial . Lleva a cabo estudios espaciales, terrestres, teóricos y de modelado de la cadena de eventos que desencadenan los efectos del clima espacial de interés para la NASA, otras agencias del gobierno estadounidense y el público en general. El personal del Laboratorio lidera el desarrollo de proyectos y misiones del entorno espacial y proporciona científicos de proyecto para las misiones de vuelo de la NASA con aplicaciones de clima espacial. El Laboratorio comunica los resultados de la investigación de la NASA a la comunidad científica, a diversos grupos de interés en el clima espacial y al público en general. ^{[ 10 ]} El Laboratorio de Clima Espacial también incluye el Centro de Modelado Coordinado Comunitario , que es una asociación multiinstitucional para habilitar, apoyar y llevar a cabo la investigación y el desarrollo de modelos de próxima generación para la ciencia espacial y el clima espacial. ^{[ 11 ]}

El Explorador de Composición Avanzada (ACE) observa y mide la composición de partículas del viento solar, así como de rayos cósmicos galácticos. Su objetivo principal es mejorar las mediciones de la composición de diversas muestras de materia asociadas con el Sol, el medio interestelar y la galaxia que nos rodea. ACE es capaz de proporcionar información casi en tiempo real sobre el viento solar y el campo magnético, lo que ayuda a pronosticar el clima espacial. El conocimiento anticipado de las perturbaciones del viento solar que se dirigen hacia la Tierra  —con aproximadamente media hora de antelación—  puede ayudar a mitigar los efectos de las tormentas geomagnéticas que pueden sobrecargar las redes eléctricas e interrumpir las comunicaciones en la Tierra. ^{[ 14 ]}

La misión ARTEMIS , o Aceleración, Reconexión, Turbulencia y Electrodinámica de la Interacción de la Luna con el Sol, estudia el entorno espacial de la Luna, su composición superficial, su campo magnético y su estructura central. ARTEMIS utiliza dos naves espaciales de la misión THEMIS de magnetosfera que fueron trasladadas a una posición cercana a la Luna. ^{[ 15 ]}

Esta división también participa en el estudio BARREL (Balloon Array for Radiation-belt Relativistic Electron Losses). Veinte globos fueron lanzados durante una campaña en la Antártida en enero de 2013 para estudiar un fenómeno de meteorología espacial, durante el cual los electrones fluyen hacia los polos desde los dos cinturones de Van Allen que rodean la Tierra. Es una misión financiada por la NASA. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

El proyecto CINDI (Coupled Ion-Neutral Dynamics Investigations ) tiene como objetivo comprender la dinámica de la ionosfera terrestre. CINDI proporciona dos instrumentos para el satélite C/NOFS (Communication/Navigation Outage Forecast System), un proyecto de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. CINDI ayuda a predecir el comportamiento de las irregularidades ionosféricas ecuatoriales, que pueden causar graves problemas a los sistemas de comunicaciones y navegación. ^{[ 18 ]}

Cluster es una misión conjunta de la ESA y la NASA que permite la investigación in situ de los procesos de plasma en la magnetosfera terrestre mediante cuatro naves espaciales idénticas. Las cuatro naves permiten observar mejor los fenómenos tridimensionales y variables en el tiempo, así como distinguir entre ambos a medida que se desplazan por el espacio en su órbita alrededor de la Tierra. ^{[ 19 ]}

El Electrojet Zeeman Imaging Explorer (EZIE) tiene como objetivo estudiar cómo las corrientes eléctricas en la atmósfera terrestre vinculan la aurora con la magnetosfera terrestre. Fue lanzado en marzo de 2025. ^{[ 20 ]}

Geotail es una misión conjunta de JAXA/NASA. Su objetivo principal es estudiar la dinámica de toda la longitud de la magnetocola terrestre, desde la región cercana a la Tierra hasta la cola distante. ^{[ 21 ]}

La misión IRIS ( Interface Region Imaging Spectrograph ) , dedicada a la ciencia solar y heliosférica, tiene como objetivo estudiar la atmósfera solar y, en particular, la interfaz entre la fotosfera y la corona . La misión IRIS logrará esto rastreando el flujo de energía y plasma a través de la cromosfera y la región de transición hacia la corona mediante espectrometría e imágenes. IRIS está diseñada para proporcionar información nueva y significativa que permita comprender mejor el transporte de energía hacia la corona y el viento solar , y servir como modelo para todas las atmósferas estelares . Las capacidades únicas del instrumento, junto con la modelización 3D de última generación, llenarán una importante laguna en el conocimiento de esta región dinámica de la atmósfera solar. La misión ampliará la producción científica de las naves espaciales de heliofísica existentes que siguen los efectos de los procesos de liberación de energía del Sol a la Tierra. La misión IRIS se lanzó el 27 de junio de 2013. ^{[ 2 ] [ 22 ] [ 23 ]}

El Explorador de Límites Interestelares (IBEX) obtiene imágenes de los límites exteriores de la heliosfera, centrándose en cómo el viento solar interactúa con el medio interestelar y sus campos magnéticos en los confines del Sistema Solar. IBEX cartografía la región midiendo los átomos neutros energéticos que se crean cerca del límite, generando un nuevo mapa cada seis meses. Tras completar y analizar los primeros mapas, IBEX monitoriza ahora los cambios que corresponden a las variaciones en la actividad solar. ^{[ 24 ]}

El generador de imágenes espectroscópicas solares de alta energía Reuven Ramaty (RHESSI) combina imágenes de alta resolución en rayos X duros y rayos gamma con espectroscopia de alta resolución para explorar la física básica de la aceleración de partículas y la liberación de energía en las erupciones solares. Esta información mejora nuestra comprensión de los procesos fundamentales que intervienen en la generación de erupciones solares y eyecciones de masa coronal. Estos eventos eruptivos solares superenergéticos son los principales impulsores del clima espacial y representan peligros significativos tanto en el espacio como en la Tierra. ^{[ 25 ]}

Solar-C es una misión conjunta de la NASA y la JAXA, junto con otros socios internacionales, cuyo lanzamiento está previsto para julio de 2028. ^{[ 26 ]} El Telescopio Espectroscópico de Alto Rendimiento en el Ultravioleta Extremo (EUVST) estudiará cómo la atmósfera solar libera viento solar y propaga erupciones de material solar, y su influencia en la radiación en todo el sistema solar. ^{[ 20 ]}

La misión Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA se lanzó en 2010 y actualmente estudia la actividad solar y cómo esta causa el clima espacial . El clima espacial afecta no solo nuestras vidas en la Tierra, sino también a la Tierra misma y a todo lo que se encuentra fuera de su atmósfera ( astronautas , satélites en el espacio e incluso otros planetas ). El SDO nos ayuda a comprender de dónde proviene la energía del Sol, cómo funciona su interior y cómo se almacena y libera la energía en su atmósfera. Al comprender mejor el Sol y su funcionamiento, podremos predecir y pronosticar mejor los fenómenos meteorológicos espaciales. ^{[ 27 ]}

La misión conjunta ESA/NASA, el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO), estudia el Sol, desde su núcleo hasta la corona exterior y el viento solar. Desde 1996, SOHO ha estado capturando imágenes de las erupciones solares dinámicas y las eyecciones de masa coronal. La misión ha proporcionado una amplitud y profundidad de información sin precedentes sobre el Sol, con instrumentos que estudian su interior, desde la atmósfera caliente y dinámica hasta el viento solar y su interacción con el medio interestelar. Sus coronógrafos siguen siendo un componente clave para predecir la velocidad, la dirección y la fuerza de las eyecciones de masa coronal a medida que erupcionan del Sol. Además de observar el Sol, SOHO se ha convertido en un prolífico descubridor de cometas en la historia de la astronomía: hasta 2012, había descubierto más de 2000 cometas. ^{[ 28 ]}

La misión Observatorio de Relaciones Solar-Terrestres, o STEREO , emplea dos observatorios espaciales casi idénticos para proporcionar mediciones estereoscópicas que permitan estudiar el Sol. Con dos puntos de vista, los científicos pueden observar la estructura y la evolución de las tormentas solares a medida que se originan en el Sol y se propagan por el espacio. Los instrumentos de STEREO ofrecen una combinación única de observaciones que ayudan a comprender las causas y los mecanismos de las eyecciones de masa coronal y a caracterizar su propagación a través del Sistema Solar. STEREO también contribuye a determinar qué impulsa la aceleración de partículas energéticas provenientes del Sol y proporciona información sobre la estructura del viento solar. ^{[ 29 ]}

THEMIS responde preguntas fundamentales sobre un tipo de clima espacial llamado subtormenta, que puede liberar de forma abrupta y explosiva la energía del viento solar almacenada en la magnetocola terrestre. Las subtormentas provocan auroras en latitudes altas, y THEMIS busca comprender este proceso. Originalmente compuesta por cinco naves espaciales, THEMIS ahora consta de tres, ya que dos fueron reasignadas para estudiar la Luna en la misión ARTEMIS . La misión también se basa en una red de observatorios terrestres ubicados en Canadá y el norte de Estados Unidos. ^{[ 15 ]}

La misión TIMED (Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics) explora la mesosfera y la termosfera inferior de la Tierra (entre 64 y 80 kilómetros de altitud), la región menos explorada y comprendida de la atmósfera. Los eventos solares, así como los cambios de temperatura en la estratosfera, pueden perturbar esta región, pero su estructura general y las respuestas a estos efectos aún no se comprenden. Los avances en la tecnología de teledetección empleada por TIMED le permiten explorar esta región a nivel global desde el espacio. ^{[ 30 ]}

Los instrumentos del espectrómetro de átomos neutros de imagen de gran angular ( TWINS ) proporcionan imágenes estereoscópicas de la magnetosfera terrestre, la región que rodea el planeta, controlada por el campo magnético terrestre y que contiene los cinturones de radiación de Van Allen y otras partículas cargadas de alta energía. TWINS permite la visualización global tridimensional de esta región, lo que conduce a una comprensión mucho más profunda de las conexiones entre las diferentes áreas de la magnetosfera y su relación con el viento solar. ^{[ 31 ]}

IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) es una misión de observación de la heliosfera. Lanzada en septiembre de 2025, tomará muestras, analizará y mapeará las partículas que llegan a la Tierra desde los confines del espacio interestelar. ^{[ 32 ]}

Las sondas Van Allen consisten en naves espaciales gemelas que estudian las regiones extremas y dinámicas del espacio conocidas como los cinturones de radiación de Van Allen que rodean la Tierra. Los cinturones de radiación se intensifican o debilitan con el tiempo como parte del sistema meteorológico espacial mucho más amplio impulsado por la energía y el material que emanan de la superficie del Sol y llenan todo el Sistema Solar. ^{[ 33 ]}

Las misiones Voyager ( Voyager 1 y Voyager 2 ) forman parte del Observatorio del Sistema Heliofísico de la NASA , patrocinado por la División de Heliofísica de la Dirección de Misiones Científicas en la sede de la NASA en Washington. Las naves espaciales Voyager fueron construidas y siguen siendo operadas por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. El 4 de diciembre de 2012, a once mil millones de millas de la Tierra, la nave espacial Voyager 1 de la NASA entró en una "autopista magnética" que conecta el Sistema Solar con el espacio interestelar . La "autopista magnética" es un lugar en los confines del Sistema Solar donde el campo magnético del Sol se conecta con el campo magnético del espacio interestelar. En esta región, las líneas del campo magnético del Sol están conectadas con las líneas del campo magnético interestelar, lo que permite que las partículas del interior de la heliosfera se alejen rápidamente y que las partículas del espacio interestelar se acerquen. En los últimos años, la velocidad del viento solar alrededor de la Voyager 1 se ha reducido a cero y la intensidad del campo magnético ha aumentado. ^{[ 34 ]}

El Centro de Datos de Física Espacial (SPDF) es un proyecto de la División de Ciencias Heliosféricas (HSD) del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. SPDF consta de servicios web para datos y trayectorias de sondeos y de alta resolución. El Centro admite datos de la mayoría de las misiones de heliofísica de la NASA para promover la investigación correlativa y colaborativa entre disciplinas y misiones. ^{[ 35 ]}