SOPHI

El instrumento SO/PHI (Solar Orbiter Polarimetric and Helioseismic Imager) es uno de los instrumentos científicos de la misión Solar Orbiter de la ESA, prevista para el año 2017. La participación del Instituto Ignacio Da Riva de la Universidad Politécnica de Madrid (IDR/UPM) en este instrumento consta de dos partes: por un lado el diseño del subsistema de control térmico del instrumento PHI y, por otro, el análisis estructural del mismo.
 
La misión Solar Orbiter de la ESA es en sí un reto térmico, dada la proximidad al sol que va a alcanzar dicho satélite: 0.28 UA, unido al hecho de que la órbita es muy excéntrica, alejándose el satélite del sol hasta 1.5 UA. Esto supone que el satélite, en cada órbita, va a estar sometido a cargas térmicas altamente variables lo que originará ambientes térmicos variables, que afectarán al diseño de la instrumentación científica.
 
 
El subsistema de control térmico del instrumento PHI tiene como objetivo que las temperaturas de todos los componentes que lo integran se encuentren en cada momento de la misión dentro del intervalo para el que han sido diseñadas y los gradientes no superen los límites previamente establecidos. Las hostiles condiciones térmicas de la misión hacen que esto sea una tarea bastante compleja, dificultada por la apertura del telescopio de alta resolución. Hay que recordar que se trata de un telescopio solar y, por ello, la carga térmica que entra en el telescopio es proporcional al área de la ventana de entrada.
 
Como resultado del trabajo debe definirse una configuración térmica: disposición de equipos, geometría y acabados superficiales (caracterizados por los valores de sus emisividades y absortancias solares), compatibles con las especificaciones iniciales y que garanticen que se cumplen todos los requisitos térmicos. Así mismo, se definen los elementos de hardware específico de control térmico, como mantas aislantes multicapas (MLIs) o conductores térmicos, dimensionándolos y definiendo sus parámetros de funcionamiento. Es importante recordar la alta sensibilidad de los dispositivos optomecánicos a la temperatura, por lo que el control térmico es un subsistema crítico en esta misión. IDR/UPM además participa y da soporte en la definición y ejecución de los ensayos térmicos que forman parte del programa de verificación del instrumento.
El análisis estructural tiene como fin verificar el diseño de la estructura y el cumplimiento de requisitos impuestos por el lanzador, previamente a la realización de ensayos mecánicos. Para ello se determinan las frecuencias propias de la estructura mediante modelos de elementos finitos y se introducen, caso de ser necesarios, los cambios en el diseño requeridos para cumplir las especificaciones.
 
El instrumento PHI está siendo desarrollado por un consorcio científico-técnico europeo en el que participan los siguientes centros (por orden alfabético):
  • Grupo de Astronomía y Ciencias del Espacio (GACE), Universidad de Valencia, España
  • Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS), Paris, Francia
  • Institute of Computer and Communication Engineering (IDA), Braunschweig, Alemania
  • Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), Granada, España
  • Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Tenerife, España
  • Instituto Nacional de Técnica Aerospacial (INTA), Madrid, España
  • Instituto Universitario de Microgravedad ''Ignacio Da Riva'' (IDR), Universidad Politécnica de Madrid, España
  • Institutt for Teoretisk Astrofysikk (ITA), Oslo, Noruega
  • Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik (KIS), Freiburg, Alemania
  • Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), Katlenburg-Lindau, Alemania
  • Universidad de Barcelona (UB), España
Este trabajo ha sido financiado por el Plan Nacional de I+D+i, a través de los proyectos: ESP2006-13030-C06-05, AYA2009-14105-C06-02, AYA2011-29833-C06-02 y AYA2012-39636-C06-04.