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Las explosiones de supernova revelan detalles precisos sobre la energía oscura y la materia oscura

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Las explosiones de supernova revelan detalles precisos sobre la energía oscura y la materia oscura

Impresión artística de dos estrellas enanas blancas fusionándose y creando una supernova de tipo Ia. Crédito: ESO/L. Calcada

Un análisis de más de dos décadas de explosiones de supernovas refuerza de manera convincente las teorías cosmológicas modernas y revitaliza los esfuerzos para responder preguntas fundamentales.

Los astrofísicos han realizado un nuevo y poderoso análisis que establece los límites más precisos jamás conocidos sobre la composición y evolución del universo. Con este análisis, denominado Panthéon+, los cosmólogos se encuentran en una encrucijada.

Pantheon+ concluye de manera convincente que el cosmos es aproximadamente dos tercios de energía oscura y un tercio de materia, principalmente en forma de materia oscura, y está creciendo a un ritmo acelerado en los últimos mil millones de años. Sin embargo, Pantheon+ también consolida un gran desacuerdo sobre el ritmo de esta expansión que aún no se ha resuelto.

Al colocar las principales teorías cosmológicas modernas, conocidas como el modelo estándar de cosmología, sobre una base evidencial y estadística aún más sólida, Pantheon+ cierra aún más la puerta a marcos alternativos que representan energía oscura y materia negra. Ambos son los cimientos del modelo estándar de cosmología pero aún no han sido detectados directamente. Se encuentran entre los mayores misterios del modelo. Tras los resultados de Pantheon+, los investigadores ahora pueden realizar pruebas de observación más precisas y refinar las explicaciones del cosmos aparente.

Tipo Ia G299 Supernova

G299 fue dejado atrás por una clase particular de supernova llamada Tipo Ia. Crédito: NASA/CXC/U.Texas

«Con estos resultados de Pantheon+, podemos imponer las restricciones más precisas sobre la dinámica y la historia del universo hasta la fecha», dice Dillon Brout, miembro de Einstein en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian. «Hemos revisado los datos y ahora podemos decir con más confianza que nunca cómo ha evolucionado el universo a lo largo de los eones y que las mejores teorías actuales sobre energía oscura y materia oscura se mantienen».

Brout es el autor principal de una serie de artículos que describen la nueva Análisis de Panteón+publicado conjuntamente el 19 de octubre en un número especial de El diario astrofísico.

Pantheon+ se basa en el conjunto de datos más grande de su tipo, que incluye más de 1500 explosiones estelares llamadas supernovas de tipo Ia. Estas explosiones luminosas se producen cuando[{» attribute=»»>white dwarf stars — remnants of stars like our Sun — accumulate too much mass and undergo a runaway thermonuclear reaction. Because Type Ia supernovae outshine entire galaxies, the stellar detonations can be glimpsed at distances exceeding 10 billion light years, or back through about three-quarters of the universe’s total age. Given that the supernovae blaze with nearly uniform intrinsic brightnesses, scientists can use the explosions’ apparent brightness, which diminishes with distance, along with redshift measurements as markers of time and space. That information, in turn, reveals how fast the universe expands during different epochs, which is then used to test theories of the fundamental components of the universe.

El descubrimiento innovador en 1998 del crecimiento acelerado del universo fue a través de un estudio de supernovas de Tipo Ia de esta manera. Los científicos atribuyen la expansión a la energía invisible, por lo tanto denominada energía oscura, inherente a la estructura del universo mismo. Les décennies de travail suivantes ont continué à compiler des ensembles de données toujours plus volumineux, révélant des supernovae dans une gamme encore plus large d’espace et de temps, et Pantheon + les a maintenant réunies dans l’analyse la plus robuste statistiquement à ce día.

“En muchos sentidos, este último análisis de Pantheon+ es la culminación de más de dos décadas de esfuerzos diligentes por parte de observadores y teóricos de todo el mundo para descifrar la esencia del cosmos”, dice Adam Riess, uno de los ganadores del premio Nobel de 2011. Premio de Física por el descubrimiento de la expansión acelerada del universo y Profesor Distinguido Bloomberg en Universidad Johns Hopkins (JHU) y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. Riess también es alumno de la Universidad de Harvard, con un doctorado en astrofísica.

«Con este conjunto de datos Pantheon+ combinado, obtenemos una visión precisa del universo desde que estaba dominado por la materia oscura hasta que el universo quedó dominado por la energía oscura». — Dillon Brout

La propia carrera de Brout en cosmología se remonta a sus años de estudiante en JHU, donde Riess le enseñó y aconsejó. Allí, Brout trabajó con Dan Scolnic, entonces estudiante de doctorado y asesor de Riess, quien ahora es profesor asistente de física en la Universidad de Duke y otro coautor de la nueva serie de artículos.

Hace varios años, Scolnic desarrolló el análisis Pantheon original de unas 1.000 supernovas.

Hoy, Brout y Scolnic y su nuevo equipo Pantheon+ han agregado aproximadamente un 50 % más de puntos de datos de supernova a Pantheon+, junto con mejoras en las técnicas de análisis y resolución de posibles fuentes de error, lo que finalmente ha logrado el doble de precisión que el Pantheon original.

«Este salto en la calidad del conjunto de datos y en nuestra comprensión de la física detrás de él no hubiera sido posible sin un equipo destacado de estudiantes y colaboradores que trabajaron diligentemente para mejorar cada faceta del análisis», dice Brout.

Tomando los datos en su conjunto, el nuevo análisis indica que el 66,2% del universo se manifiesta como energía oscura, siendo el 33,8% restante una combinación de materia oscura y materia. Para llegar a una comprensión aún más completa de los componentes constituyentes del universo en diferentes momentos, Brout y sus colegas combinaron Pantheon+ con otras mediciones complementarias, independientes y fuertemente demostradas de la estructura a gran escala del universo y con mediciones de la primera luz en el universo, el fondo cósmico de microondas.

«Gracias a estos resultados de Pantheon+, podemos plantear las restricciones más precisas sobre la dinámica y la historia del universo hasta la fecha». — Dillon Brout

Otro resultado clave de Pantheon+ se relaciona con uno de los principales objetivos de la cosmología moderna: determinar la tasa actual de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble. La combinación de la muestra Pantheon+ con datos de la colaboración SH0ES (Supernova H0 para la ecuación de estado), dirigida por Riess, da como resultado la medición local más ajustada de la tasa de expansión actual del universo.

Pantheon+ y SH0ES juntos encuentran una constante de Hubble de 73,4 kilómetros por segundo por megaparsec con solo un 1,3 % de incertidumbre. En otras palabras, por cada megaparsec, o 3,26 millones de años luz, el análisis estima que en el universo cercano, el espacio mismo se expande a más de 160 000 millas por hora.

Sin embargo, las observaciones de un tiempo completamente diferente en la historia del universo predicen una historia diferente. Las mediciones de la primera luz del universo, el fondo cósmico de microondas, cuando se combinan con el modelo estándar actual de cosmología, fijan consistentemente la constante de Hubble a una tasa significativamente más baja que las observaciones tomadas a través de supernovas del tipo Ia y otros marcadores astrofísicos. Esta enorme discrepancia entre las dos metodologías se ha denominado tensión de Hubble.

Los nuevos conjuntos de datos Pantheon+ y SH0ES aumentan esta tensión del Hubble. De hecho, el voltaje ahora ha superado el importante umbral de 5 sigma (alrededor de una posibilidad en un millón de que ocurra debido al azar) que los físicos usan para distinguir entre un posible azar estadístico y algo que, por lo tanto, debe entenderse. Alcanzar este nuevo nivel estadístico destaca el desafío para los teóricos y astrofísicos que intentan explicar la brecha constante de Hubble.

«Pensamos que sería posible encontrar pistas para una nueva solución a estos problemas en nuestro conjunto de datos, pero en cambio descubrimos que nuestros datos descartan muchas de estas opciones y que las divergencias profundas siguen siendo tan obstinadas como nunca», dice Brout. . .

Los resultados de Pantheon+ podrían ayudar a señalar dónde se encuentra la solución a la tensión del Hubble. «Muchas teorías recientes han comenzado a apuntar a una nueva física exótica en el universo muy primitivo, sin embargo, tales teorías no verificadas deben resistir el proceso científico y la tensión del Hubble sigue siendo un gran desafío», dice Brout.

En general, Pantheon+ ofrece a los científicos una visión integral de gran parte de la historia cósmica. Las supernovas más antiguas y distantes del conjunto de datos brillan a 10.700 millones de años luz de distancia, que es de cuando el universo tenía aproximadamente una cuarta parte de su edad actual. . En ese tiempo anterior, la materia oscura y su gravedad asociada controlaban la tasa de expansión del universo. Tal estado de cosas ha cambiado dramáticamente durante los siguientes miles de millones de años, ya que la influencia de la energía oscura ha superado a la de la materia oscura. Desde entonces, la energía oscura ha dispersado el contenido del cosmos cada vez más y a un ritmo cada vez mayor.

«Con este conjunto de datos combinado de Pantheon+, obtenemos una visión precisa del universo desde que estaba dominado por la materia oscura hasta que el universo quedó dominado por la energía oscura», dice Brout. . «Este conjunto de datos es una oportunidad única para ver cómo se activa la energía oscura e impulsar la evolución del cosmos en escalas más grandes hasta el presente».

Es de esperar que estudiar este cambio ahora con evidencia estadística aún más sólida conduzca a nuevos conocimientos sobre la naturaleza enigmática de la energía oscura.

“Pantheon+ nos brinda nuestra mejor oportunidad hasta ahora para limitar la energía oscura, sus orígenes y evolución”, dice Brout.

Referencia: «Análisis de Pantheon+: restricciones cosmológicas» por Dillon Brout, Dan Scolnic, Brodie Popovic, Adam G. Riess, Anthony Carr, Joe Zuntz, Rick Kessler, Tamara M. Davis, Samuel Hinton, David Jones, W. D’Arcy Kenworthy, Erik R. Peterson, Khaled Said, Georgie Taylor, Noor Ali, Patrick Armstrong, Pranav Charvu, Arianna Dwomoh, Cole Meldorf, Antonella Palmese, Helen Qu, Benjamin M. Rose, Bruno Sanchez, Christopher W. Stubbs, Maria Vincenzi, Charlotte M. Wood, Peter J. Brown, Rebecca Chen, Ken Chambers, David A. Coulter, Mi Dai, Georgios Dimitriadis, Alexei V. Filippenko, Ryan J. Foley, Saurabh W. Jha, Lisa Kelsey, Robert P. Kirshner, Anais Möller, Jessie Muir, Seshadri Nadathur, Yen-Chen Pan, Armin Rest, Cesar Rojas-Bravo, Masao Sako, Matthew R. Siebert, Mat Smith, Benjamin E. Stahl y Phil Wiseman, 19 de octubre de 2022, El diario astrofísico.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac8e04

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink en el vuelo Falcon 9 desde Cabo Cañaveral – Spaceflight Now

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink en el vuelo Falcon 9 desde Cabo Cañaveral – Spaceflight Now
Un cohete Falcon 9 despega del Complejo de Lanzamiento Espacial 40 en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral, transportando 23 satélites Starlink a la órbita terrestre baja el 28 de abril de 2024. Imagen: Adam Bernstein/Spaceflight Now

Tras el histórico lanzamiento de dos satélites Galileo por parte de la Comisión Europea, SpaceX ha lanzado otro lote de sus propios satélites de Internet de alta velocidad Starlink. El lanzamiento del Falcon 9 el domingo por la noche marcó el 29º lanzamiento dedicado de satélites Starlink en 2024.

El despegue de la misión Starlink 6-54 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 40 (SLC-40) en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral (CCSFS) tuvo lugar a las 6:08 p.m.EDT (2208 UTC).

El propulsor de primera etapa Falcon 9 que respalda esta misión, número de cola B1076 en la flota de SpaceX, se lanzó por decimotercera vez. Anteriormente apoyó los lanzamientos de Ovzon 3, Intelsat IS-40e, el vuelo número 26 de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS-26) de SpaceX y seis misiones Starlink.

Poco más de ocho minutos después del despegue, B1076 aterrizó en el dron SpaceX, “Simplemente lea las instrucciones”. Este fue el aterrizaje número 80 del JRTI y el aterrizaje de refuerzo número 301 hasta la fecha.

En una publicación en las redes sociales, Kiko Dontchev, vicepresidente de lanzamiento de SpaceX, señaló que el equipo completó una rotación de cinco horas desde JRTI a Puerto Cañaveral entre la llegada y la salida del dron para apoyar la misión Starlink 6-54.

Los 23 satélites Starlink se suman a los 5.874 actualmente en órbita, según cifras compiladas el 24 de abril por el astrónomo y experto en seguimiento orbital Jonathan McDowell. Antes de este lanzamiento, se lanzaron 633 satélites Starlink en 2024.

El miércoles, SpaceX anunció que los Estados Federados de Micronesia, un país insular en el Océano Pacífico al este de Australia, fue el último país en agregarse a la lista de países donde el servicio Starlink está disponible.

Salida del dragón

El lanzamiento de Starlink 6-54 se produce apenas unas horas después de que SpaceX Cargo Dragon se separara de la Estación Espacial Internacional para comenzar su viaje de aproximadamente 36 horas para aterrizar frente a la costa de Florida. El desacoplamiento tuvo lugar a la 1:10 p. m. EDT (5:10 p. m. UTC).

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El aterrizaje del martes por la mañana concluirá la misión CRS-30. Estuvo acoplado a la ISS durante más de 30 días y regresará con más de 4.000 libros de experimentos científicos.

La operación es también otro paso importante hacia el lanzamiento de la primera misión tripulada de Boeing al puesto orbital utilizando su nave espacial Starliner.

Antes de que pueda realizarse ese lanzamiento, SpaceX debe mover su nave espacial Crew Dragon Endeavour desde el puerto orientado hacia adelante al puerto orientado hacia el espacio del módulo Harmony. Esta maniobra debería tener lugar el 2 de mayo.

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Descubrimiento sin precedentes en meteoritos desafía los modelos astrofísicos

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Descubrimiento sin precedentes en meteoritos desafía los modelos astrofísicos

Los investigadores han descubierto una rara partícula de polvo en un meteorito, formada por una estrella distinta de nuestro sol. Utilizando tomografía avanzada con sonda atómica, analizaron la proporción única de isótopos de magnesio de la partícula, revelando su origen a partir de un tipo recientemente identificado de supernova que quema hidrógeno. Este avance proporciona una mejor comprensión de los eventos cósmicos y la formación de estrellas. Crédito: SciTechDaily.com

Los científicos han descubierto una partícula de meteorito con una proporción de isótopos de magnesio sin precedentes, lo que apunta a su origen en una supernova que quema hidrógeno.

La investigación ha descubierto una rara partícula de polvo atrapada en un antiguo meteorito extraterrestre formado por una estrella distinta a nuestro sol.

El descubrimiento fue realizado por la autora principal, la Dra. Nicole Nevill y sus colegas durante sus estudios de doctorado en la Universidad de Curtin, quienes actualmente trabajan en el Instituto de Ciencias Lunares y Planetarias en colaboración con NASAen el Centro Espacial Johnson.

Meteoritos y granos presolares

Los meteoritos están formados principalmente por materiales formados en nuestro sistema solar y también pueden contener pequeñas partículas de estrellas nacidas mucho antes que nuestro sol.

Las pistas de que estas partículas, llamadas granos presolares, son reliquias de otras estrellas, se descubren analizando los diferentes tipos de elementos que contienen.

Técnicas analíticas innovadoras

El Dr. Nevill utilizó una técnica llamada átomo Sonda tomográfica para analizar la partícula y reconstruir la química a escala atómica, accediendo a la información escondida en su interior.

«Estas partículas son como cápsulas del tiempo celestes y proporcionan una instantánea de la vida de su estrella madre», dijo el Dr. Nevill.

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“Los materiales creados en nuestro sistema solar tienen proporciones de isótopos predecibles: variantes de elementos con diferente número de neutrones. La partícula que analizamos tiene una proporción de isótopos de magnesio distinta de cualquier otra cosa en nuestro sistema solar.

“Los resultados fueron literalmente fuera de este mundo. La proporción de isótopos de magnesio más extrema, de estudios anteriores de granos presolares, fue de alrededor de 1.200. El grano en nuestro estudio tiene un valor de 3.025, que es el valor más alto jamás descubierto.

«Esta proporción de isótopos excepcionalmente alta sólo puede explicarse por la formación de un tipo de estrella recientemente descubierta: una supernova que quema hidrógeno».

Avances en astrofísica

El coautor, el Dr. David Saxey, del Centro John de Laeter en Curtin, dijo que la investigación innova la forma en que entendemos el universo, ampliando los límites de las técnicas analíticas y los modelos astrofísicos.

«La sonda atómica nos proporcionó un gran nivel de detalle al que no habíamos podido acceder en estudios anteriores», afirmó el Dr. Saxey.

“La supernova que quema hidrógeno es un tipo de estrella que se descubrió recientemente, casi al mismo tiempo que estábamos analizando la pequeña partícula de polvo. El uso de la sonda atómica en este estudio proporciona un nuevo nivel de detalle que nos ayuda a comprender cómo se formaron estas estrellas.

Vinculando los resultados de laboratorio con los fenómenos cósmicos

El coautor, el profesor Phil Bland de la Escuela de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Curtin, dijo que los nuevos descubrimientos del estudio de partículas raras en meteoritos nos permiten comprender mejor los eventos cósmicos más allá de nuestro sistema solar.

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«Es simplemente asombroso poder relacionar mediciones a escala atómica en el laboratorio con un tipo de estrella recientemente descubierta».

La investigación titulada “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Polvo estelar rico en magnesio procedente de una supernova que quema hidrógeno » fue publicado en el Revista de astrofísica.

Referencia: “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Mg-rich Stardust from an H-burning Supernova” por ND Nevill, PA Bland, DW Saxey, WDA Rickard, P. Guagliardo, NE Timms, LV Forman, L. Daly y SM Reddy, 28 de marzo de 2024, La revista de astrofísica.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad2996

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Una nueva era: comienza la campaña de lanzamiento del Ariane 6

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Una nueva era: comienza la campaña de lanzamiento del Ariane 6

El 5 de julio de 2023, el lanzador Ariane 5 realizó su último vuelo, poniendo así fin a los 27 años de carrera del que fue el primer cohete pesado de Europa. Casi diez meses después, Arianespace vuelve a la plataforma de lanzamiento con su nuevo caballo de batalla avanzado para el transporte pesado: el Ariane 6.

Por primera vez, el núcleo central y los propulsores del Ariane 6 fueron entregados a la plataforma de lanzamiento ELA-4 en Kourou, Guayana Francesa, marcando oficialmente el inicio de la campaña de lanzamiento inaugural.

El miércoles 24 de abril, el núcleo central del cohete, compuesto por el propulsor principal y la etapa superior, fue transportado 800 metros desde el edificio de montaje del lanzador hasta la plataforma ELA-4, donde fue instalado sobre la mesa de lanzamiento mediante una grúa. y con la asistencia de vehículos de guiado automático (AGV).

Durante los dos días siguientes, Arianespace trabajó para entregar los dos propulsores de cohetes de estado sólido P120C del vehículo a la plataforma y luego montarlos en la mesa de lanzamiento a cada lado del núcleo central. Esta es la configuración del Ariane 62 que realizará la primera misión del vehículo.

El primer cohete propulsor sólido Ariane 6 se transporta al sitio de lanzamiento ELA-4 para su integración. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)

Al igual que su predecesor, el Ariane 6 tiene un diseño de dos etapas, propulsado por motores que queman hidrógeno líquido y oxígeno líquido. La primera etapa está equipada con un motor Vulcain 2.1, una versión mejorada del motor Vulcain 2 que volaba en el Ariane 5. La segunda etapa, por su parte, está equipada con un motor Vinci de nuevo diseño, capaz de producir 180 kN de empuje en una aspiradora.

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Ariane 6 está configurado para volar con un solo par o dos pares de propulsores de cohetes sólidos P120C, que producen un porcentaje importante del empuje total en el despegue. Cada propulsor contiene 142 toneladas de propulsor sólido y puede generar hasta 4.650 kN de empuje.

La capacidad de carga del Ariane 6 varía según la configuración de vuelo utilizada. La versión Ariane 62 que utiliza dos propulsores es capaz de transportar hasta 10.350 kg a la órbita terrestre baja (LEO) y 4.500 kg a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), mientras que la variante Ariane 64 con cuatro propulsores puede colocar hasta 21.500 kg en órbita baja. Órbita terrestre (LEO). y 11.500 kg en GTO.

«El lanzamiento del Ariane 6 y la restauración del acceso de Europa al espacio son una prioridad absoluta para la ESA a la hora de reanudar los lanzamientos regulares de cohetes desde el puerto espacial europeo», afirmó el director general de la ESA, Josef Aschbacher. “Juntar las etapas del cohete en la plataforma de lanzamiento marca el inicio de una campaña de lanzamiento y muestra que ya casi llegamos; Pronto veremos esta belleza elevarse hacia el cielo.

El siguiente paso en la campaña inicial del Ariane 6 es acoplar los propulsores P120C al núcleo central, actuando como mecanismo de soporte para la pila de lanzamiento. Una vez ensamblados, los equipos realizarán las conexiones mecánicas y eléctricas necesarias.

Luego, para completar el primer Ariane 6, sólo quedará instalar el carenado con las cargas útiles encapsuladas en su interior. Esto tendrá lugar unas semanas antes de la fecha de lanzamiento prevista.

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Estas operaciones de integración de vehículos se llevaron a cabo bajo la jurisdicción primaria de la ESA, con el apoyo de ArianeGroup y la agencia espacial francesa CNES.

«Ver el nuevo lanzador europeo en la plataforma de lanzamiento marca la finalización de años de trabajo en las oficinas de diseño y plantas de producción de ArianeGroup y de todos nuestros socios industriales en Europa», dijo Martin Sion, director ejecutivo de ArianeGroup. “Este evento marca también el inicio de una nueva etapa de la campaña de primeros vuelos, con todos los desafíos y complejidades que esto conlleva. Los miembros de nuestro Space Team Europe están poniendo todo su conocimiento y experiencia para que este primer vuelo sea un completo éxito.

El primer núcleo central de Ariane 6 está a punto de ser integrado. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)

Ariane 6 está diseñado para poder lanzar varias configuraciones de misión. Estas podrían variar desde misiones LEO que involucran constelaciones de satélites hasta misiones Galileo de lanzamiento dual en órbita terrestre media (MEO), lanzamiento único y lanzamiento dual de satélites geosincrónicos/geoestacionarios.

Para su primer lanzamiento, Ariane 6 intentará entregar un conjunto de pequeñas cargas útiles y experimentos a LEO para clientes como la ESA, la NASA, universidades europeas y varias empresas comerciales.

Algunas cargas útiles constan de CubeSats, mientras que otras permanecerán unidas a la etapa superior para documentar la misión. Dos cargas útiles regresarán a la Tierra en forma de cápsulas de reentrada, diseñadas para probar nuevos materiales.

Arianespace y la ESA apuntan actualmente a una ventana entre el 15 de junio y el 31 de julio de 2024 para el primer vuelo de Ariane 6.

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“El programa Ariane 6 entra ahora en su recta final antes del vuelo inaugural desde el Puerto Espacial Europeo en la Guayana Francesa. La soberanía europea sobre el acceso al espacio vuelve a ser posible gracias al duro trabajo de los equipos de la ESA, ArianeGroup y CNES”, declaró Philippe Baptiste, director general del CNES. “Me gustaría agradecerles y enviarles mis mejores deseos para las etapas finales. ¡Vamos Ariane 6!

(Imagen principal: El primer núcleo central de Ariane 6 se encuentra dentro del edificio móvil del complejo de lanzamiento ELA-4 en Kourou en preparación para su lanzamiento inaugural. Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)

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