A finales de 2021, los operadores de la constelación Swarm de la Agencia Espacial Europea (ESA) notaron algo preocupante: los satélites, que miden el campo magnético alrededor de la Tierra, comenzaron a hundirse hacia la atmósfera a un ritmo inusualmente rápido, hasta 10 veces más rápido que antes. El cambio coincidió con el inicio del nuevo ciclo solar, y los expertos creen que podría ser el comienzo de algunos años difíciles para las naves espaciales que orbitan nuestro planeta.
"En los últimos cinco, seis años, los satélites se hundían a unos dos kilómetros y medio [1,5 millas] al año", dijo Anja Stromme, gerente de la misión Swarm de la ESA, a Space.com. "Pero desde diciembre del año pasado, han estado buceando virtualmente. La tasa de hundimiento entre diciembre y abril ha sido de 20 kilómetros [12 millas] por año".
Los satélites que orbitan cerca de la Tierra siempre se enfrentan al arrastre de la atmósfera residual, que gradualmente ralentiza la nave espacial y, finalmente, los hace caer de nuevo al planeta. (Por lo general, no sobreviven a esta llamada reentrada y se queman en la atmósfera). Este arrastre atmosférico obliga a los controladores de la Estación Espacial Internacional a realizar maniobras regulares de "reimpulso" para mantener la órbita de la estación de 250 millas (400 km) sobre la Tierra.
Este arrastre también ayuda a limpiar el entorno cercano a la Tierra de la basura espacial. Los científicos saben que la intensidad de este arrastre depende de la actividad solar, la cantidad de viento solar arrojado por el sol, que varía según el ciclo solar de 11 años. El último ciclo, que terminó oficialmente en diciembre de 2019, fue bastante somnoliento, con un número de manchas solares mensuales por debajo del promedio y un mínimo prolongado de apenas actividad. Pero desde el otoño pasado, la estrella ha estado despertando, arrojando más y más viento solar y generando manchas solares, erupciones solares y eyecciones de masa coronal a un ritmo creciente. Y la atmósfera superior de la Tierra ha sentido los efectos.
"Hay una gran cantidad de física compleja que todavía no entendemos completamente en las capas superiores de la atmósfera, donde interactúa con el viento solar", dijo Stromme. "Sabemos que esta interacción causa un afloramiento de la atmósfera. Eso significa que el aire más denso se desplaza hacia arriba a altitudes más altas".
El aire más denso significa una mayor resistencia para los satélites. A pesar de que esta densidad sigue siendo increíblemente baja a 250 millas sobre la Tierra, el aumento causado por la atmósfera ascendente es suficiente para enviar virtualmente a algunos de los satélites de órbita baja a caer en picado.
"Es casi como correr con el viento en contra de ti", dijo Stromme. "Es más difícil, es arrastrar, por lo que ralentiza los satélites, y cuando disminuyen la velocidad, se hunden".
Derribado por una tormenta solar.
La constelación Swarm, lanzada en 2013, consta de tres satélites, dos de los cuales orbitan la Tierra a una altitud de 270 millas (430 km), a unas 20 millas (30 km) sobre la Estación Espacial Internacional. El tercer satélite Swarm rodea el planeta algo más alto, a unas 320 millas (515 km) sobre el suelo. Las dos naves espaciales de órbita inferior fueron golpeadas más por la actuación del sol que el satélite más alto, dijo Stromme.
La situación con los dos más bajos se volvió tan precaria que en mayo, los operadores tuvieron que comenzar a elevar la altitud de los satélites utilizando la propulsión a bordo para salvarlos.
Los satélites Swarm de la ESA no son las únicas naves espaciales que luchan contra el empeoramiento del clima espacial. En febrero, SpaceX perdió 40 nuevos satélites Starlink que fueron golpeados por una tormenta solar justo después del lanzamiento.
El sol desató una importante llamarada solar de clase X1.1 de un cúmulo activo de manchas solares en su extremidad oriental el 17 de abril de 2022 GMT. Esta visión fue tomada por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA.
En tales tormentas, los satélites caen repentinamente a altitudes más bajas. Cuanto menor sea la órbita de los satélites cuando llegue la tormenta solar, mayor será el riesgo de que la nave espacial no pueda recuperarse, dejando a los operadores observando impotentes cómo la nave cae a su desaparición en la atmósfera.
Los satélites Starlink tienen órbitas operativas de 340 millas (550 km), que está por encima de la región de mayor riesgo. Sin embargo, después del lanzamiento, los cohetes Falcon 9 depositan los lotes de satélites muy bajos, a solo unas 217 millas (350 km) sobre la Tierra. SpaceX luego eleva las órbitas de los satélites utilizando unidades de propulsión a bordo.
La compañía dice que ese enfoque tiene ventajas, ya que cualquier satélite que experimente problemas técnicos después del lanzamiento caería rápidamente a la Tierra y no se convertiría en molestos desechos espaciales. Sin embargo, el comportamiento creciente e impredecible del sol hace que esos satélites sean vulnerables a los percances.
Nuevo espacio y el sol impredecible.
Todas las naves espaciales alrededor de la altitud de 250 millas seguramente tendrán problemas, dijo Stromme. Eso incluye la Estación Espacial Internacional, que tendrá que realizar maniobras de reimpulso más frecuentes para mantenerse a flote, pero también los cientos de cubesats y pequeños satélites que han poblado la órbita baja de la Tierra en la última década. Esos satélites, un producto del nuevo movimiento espacial encabezado por empresarios privados pioneros en tecnologías simples y baratas, son particularmente vulnerables.
"Muchos de estos [nuevos satélites] no tienen sistemas de propulsión", dijo Stromme. "No tienen forma de levantarse. Eso básicamente significa que tendrán una vida útil más corta en órbita. Volverán a entrar antes de lo que lo harían durante el mínimo solar".
Por coincidencia (o suerte de principiante), el inicio de la nueva revolución espacial se produjo durante ese ciclo solar somnoliento. Estos nuevos operadores se enfrentan ahora a su primer máximo solar. Pero no solo eso. La actividad del sol en el último año resultó ser mucho más intensa de lo que predijeron los meteorólogos solares, con más manchas solares, más eyecciones de masa coronal y más viento solar golpeando nuestro planeta.
"La actividad solar es mucho más alta de lo que sugería el pronóstico oficial", dijo a Space.com Hugh Lewis, profesor de ingeniería y ciencias físicas en la Universidad de Southampton en el Reino Unido que estudia el comportamiento de los satélites en órbita terrestre baja. "De hecho, la actividad actual ya está bastante cerca del nivel máximo que se pronosticó para este ciclo solar, y todavía estamos a dos o tres años del máximo solar".
Stromme confirmó esas observaciones. "El ciclo solar 25 en el que estamos entrando ahora está aumentando actualmente muy abruptamente", dijo. "No sabemos si esto significa que será un ciclo solar muy duro. Podría ralentizarse y podría convertirse en un ciclo solar muy débil. Pero en este momento, está aumentando rápidamente".
Limpieza de órbitas.
Si bien la dura actividad solar es una mala noticia para los operadores de satélites, que verán acortada la vida útil de sus misiones (incluso los satélites con propulsión a bordo se quedarán sin combustible mucho más rápido debido a la necesidad de aumentos frecuentes de altitud), la situación tendrá algunos efectos purificadores bienvenidos en el espacio alrededor de la Tierra.
Además de poblarse con cientos de nuevos satélites en la última década, esta región del espacio está abarrotada de una cantidad preocupante de desechos espaciales (satélites antiguos, etapas de cohetes gastados y fragmentos de colisión).
Investigadores como Lewis han advertido durante mucho tiempo que la basura omnipresente que se precipita alrededor del planeta amenaza la seguridad de los servicios satelitales, obligando a los operadores a realizar frecuentes maniobras de evitación. Además, los escombros podrían desencadenar una situación fuera de control conocida como síndrome de Kessler, una cascada imparable de colisiones como se muestra en la película ganadora del Oscar 2013 "Gravity".
"En términos generales, el aumento de la actividad solar, y su efecto en la atmósfera superior, es una buena noticia desde la perspectiva de los desechos espaciales, ya que reduce la vida útil orbital de los escombros y proporciona un útil 'servicio de limpieza'", dijo Lewis.
Según Jonathan McDowell, experto en desechos espaciales del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, el efecto positivo ya se puede observar, ya que los fragmentos producidos por la prueba de misiles antisatélite rusos de noviembre de 2021 ahora están cayendo mucho más rápido que antes.
Sin embargo, hay un inconveniente en este proceso de limpieza.
"El aumento de la tasa de descomposición de los objetos de escombros se puede percibir casi como lluvia", dijo Lewis. "Cuando la actividad solar es alta, la tasa de 'lluvia' es más alta, y las misiones a altitudes más bajas potencialmente experimentarán un mayor flujo de escombros".
Un mayor flujo de escombros significa la necesidad de maniobras aún más frecuentes para evitar la quema de combustible y un riesgo temporalmente mayor de colisiones, lo que podría generar fragmentos más peligrosos.
Stromme y sus colegas actualmente están elevando la órbita de los dos satélites Swarm de órbita baja en 28 millas (45 km). Los satélites podrían requerir aún más ajustes a finales de este año, agregó. El objetivo es ayudar a la misión, que actualmente se encuentra en su noveno año y más allá de su vida útil originalmente planificada, a superar el ciclo solar. Si el equipo tiene éxito dependerá en gran medida del comportamiento del sol.
"Todavía tenemos combustible para superar otro ciclo solar", dijo Stromme. "Si crece como ahora, usaré el combustible antes de que termine el ciclo solar. Si se ralentiza un poco, podría salvarlos a través del ciclo solar". [Espacio]
strange sounds - 24 de Junio de 2022
