Los estudiantes de Morrison ayudan a los investigadores de la Universidad de Michigan con el Estudio de perturbaciones solares de la NASA – Shaw Local

MORRISON – Los estudiantes de secundaria en todo Estados Unidos, incluidos 10 de Morrison High School, han sido parte de un proyecto que ha detectado ondas de radio asociadas con alteraciones solares utilizando kits de antena de $ 500, contribuyendo con datos científicos reales a la NASA.

Los datos ayudan a los científicos a comprender estas perturbaciones y podrían ayudar a crear advertencias tempranas para proteger los satélites y las redes de energía en la Tierra, así como los astronautas y sus equipos de tormentas solares peligrosas.

Morrison High School se involucró en el programa en octubre de 2023, cuando 10 estudiantes de MHS del maestro ahora retirado, Gregg Dolan, la clase de física ayudó al profesor de investigación de la Universidad de Michigan y al posgrado de MHS «Chip» Manchester a ensamblar e instalar una antena en el techo de la escuela. Esos estudiantes fueron Zayden Boonstra, Blake Adams, Caden Bielema, Lisa Hardesty, Cameron McDonnell, Madison Banks, Alyvia Behrens, Cooper Bush, Chase Newman y Gigi Connelly.

«Los estudiantes disfrutaron mucho ayudando a establecer la antena y aprender lo que está sucediendo y resolver cosas en el espacio, porque simplemente no obtienen mucho en la escuela», dijo Dolan, quien durante los últimos 18 años de su carrera dedicaría el tercer trimestre de la clase de física a la astronomía.

«También hice una presentación sobre la misión, las eyecciones de masa coronal, las erupciones solares y cómo se propagan a través del espacio, y cómo ocurre la emisión de radio», dijo Manchester. «Un estudiante que había ido a Morrison era un estudiante de primer año en la Facultad de Ingeniería de Michigan, y también estaba allí ayudando».

La antena que pusieron es parte del Sunrise Ground Radio Lab, un programa de ciencias que invita a las personas a usar un radiotelescopio multifrequency para escuchar señales de radio desde el espacio.

El Sunrise GRL es un esfuerzo de colaboración entre la misión del Experimento Espacial de Interferómetro Sun Radio de UM y la NASA.

El científico asociado de la UM Associate y el investigador principal de GRL, el investigador principal, Mojtaba Akhavan-Tafti, dijo que Sunrise es un grupo de seis pequeños satélites que trabajarán juntos para estudiar las emisiones de radio de baja frecuencia del Sol. Ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se forman las tormentas solares.

Akhavan-Tafti dijo que la Misión Sunrise comenzó en 2018, cuando la NASA seleccionó una propuesta de colaboración del Laboratorio de Propulsión a Jet de la NASA para avanzar con el desarrollo. Para 2020, la universidad había lanzado un programa de diseño multidisciplinario, reuniendo a estudiantes de pregrado y posgrado para diseñar, construir y probar matrices de antenas terrestres en apoyo de la misión satelital Sunrise.

«Después de ese programa lanzado con éxito, la NASA nos volvió y dijo: ‘Oye, dado el éxito del programa, ¿crees que podrías involucrar a los estudiantes de secundaria en el proyecto?'», Dijo Akhavan-Tafti. «Aceptamos el desafío».

El Sunrise GRL ahora trabaja con 18 escuelas secundarias en todo el país, construyendo antenas que detectan ondas de radio de fenómenos solares. Las antenas dipolar duales están diseñadas para detectar un rango específico de frecuencias de radio bajas, entre 8 y 24 megahercios, que están vinculadas a eventos solares como las eyecciones de masa coronal, que emiten ondas de radio a medida que se forman y viajan por el espacio.

«En lugar de hacer las antenas que nos costaban alrededor de $ 25,000 por unidad, la llevamos a nuestro equipo y rediseñamos la antena como solo $ 500», dijo Akhavan-Tafti. «Es un tipo diferente de antena, un tipo diferente de frecuencia; sin embargo, observa los mismos fenómenos en el espacio».

Esos datos ayudan a comprender el clima espacial y sus efectos en la tecnología y la vida humana, proporcionando advertencias tempranas de los CME que pueden afectar la Tierra.

«Podemos ver estas ráfagas de radio solar para decirnos muchos días de anticipación que potencialmente hay una tormenta para que pueda prepararse para ese tipo de eventos solares grandes, y para que sus activos y astronautas funcionen en entornos seguros», dijo Akhavan-Tafti.

Aunque los científicos todavía están descubriendo exactamente cuándo durante el viaje de un CME se producen estas señales de radio, Akhavan-Tafti dijo que las olas mismas viajan a la velocidad de la luz, llegando a la Tierra en solo unos minutos o horas, mucho más rápido que el CMES, que pueden tardar días en llegar.

Según el Centro de Predicción del Meteorato del Servicio Meteorológico Nacional, un CME es una explosión masiva de plasma solar y campo magnético liberado de la atmósfera externa del sol, o Corona. Estas erupciones pueden desencadenar tormentas geomagnéticas que pueden interrumpir los satélites, las redes de energía y las comunicaciones en la Tierra.

Akhavan-Tafti dijo que los últimos resultados del programa Sunrise GLR se centran en validar los nuevos instrumentos confirmando que pueden detectar patrones observados en estudios anteriores.

«Cuando se te ocurran un nuevo instrumento, primero debes asegurarte de que replique datos anteriores», dijo Akhavan-Tafti. «No todas las sorpresas son una buena sorpresa».

Un estudio, que Akhavan-Tafti dijo que se lanzó el miércoles 25 de junio, vincula las ráfagas de radio solar, específicamente explosiones de radio tipo II, a CME, como lo han hecho las observaciones previas de espacio y tierra de alta resolución.

Lo que distingue al amanecer es su uso de interferometría, un método donde las señales de múltiples antenas con posiciones exactas desconocidas se combinan para identificar la fuente de emisiones de radio. Akhavan-Tafti dijo que esta es la primera vez que tal técnica se aplica a este tipo de observación solar.

«Una de las preguntas de ciencias abiertas, después de todo este tiempo, es: ¿exactamente de dónde vienen estas señales?» Akhavan-Tafti dijo.

Juntos, los estudiantes e investigadores buscan responder eso y otras preguntas de investigación, como: ¿Cuáles son los mecanismos detrás de las bengalas solares y los CME? ¿Cómo se manifestan en las emisiones de radio? ¿Cuáles son los mecanismos detrás de varios tipos de ráfagas de radio observadas en el sol y cómo se relacionan con los fenómenos del clima espacial?

Akhavan-Tafti dijo que el Sunrise GRL tiene como objetivo inspirar a la próxima generación de estudiantes de ciencia, tecnología, ingeniería, artes y matemáticas a través de actividades prácticas de ciencia ciudadana.

«Sería genial si estén expuestos a Steam y ese tipo de actividades para tener una idea de lo que es ser un científico o un ingeniero o un empresario en las ciencias», dijo Akhavan-Tafti. «Eso requiere que los estudiantes sean capacitados para comprender que existen estas carreras y que tomen cursos que los prepararán para ese tipo de carreras futuras, y eso es lo que la NASA quería que hiciéramos».

Una de las ventajas científicas clave de la misión Sunrise es su capacidad para detectar ondas de radio de muy baja frecuencia, hasta lo que se llama frecuencias de corte de plasma, que según Manchester son las «frecuencias más bajas disponibles para la antena». En la Tierra, la ionosfera actúa como un filtro, bloqueando las ondas de radio debajo de una cierta frecuencia.

«La ionosfera solo puede permitir que las ondas de radio de ciertas frecuencias pasen. «Casi se convierte en lo que se llama la frecuencia de plasma … y solo lo absorberá, casi como una corriente de DC».

Manchester dijo que esto hace que la matriz de amanecer basada en el espacio sea especialmente poderosa.

«Tenemos esta frecuencia de corte con la que tenemos que lidiar, donde no podemos ver ondas de radio por debajo de esa frecuencia en la superficie de la Tierra porque la ionosfera lo absorbe», dijo Manchester. «La misión espacial no tiene ese problema … por lo que puede llegar a frecuencias mucho más bajas».

Dijo que el acceso a frecuencias más bajas en el espacio es lo que hace que la misión sea tan convincente.

«Eso nos permite rastrear las características mucho más hacia el viento solar. Cuanto más lejos salgan, menor es la frecuencia natural», dijo Manchester. «En la tierra, se cortan bastante rápido. Pero en el espacio, podremos rastrearlos mucho, mucho más allá».

Para Akhavan-Tafti, el impacto del programa va más allá de la investigación.

«Este tipo de programas nos permiten usar fondos federales para educar a la próxima generación de empresarios, formuladores de políticas, científicos e ingenieros de nuestra nación», dijo Akhavan-Tafti.

Espera que más escuelas aprovechen la oportunidad.

«Esta es una llamada abierta: si alguna otra escuela secundaria en el área piensa que podrían beneficiarse de esto, todo es gratuito para las escuelas», dijo Akhavan-Tafti. «Si están interesados ​​en involucrarse, son bienvenidos a contactarnos».

Para obtener más información o comunicarse con Akhavan-Tafti, visite el sitio web del proyecto en Sunrise.umich.edu.