El incidente de Starlink que aceleró la investigación de 
las tormentas solares
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Por Tereza Pultarova  
30 Abril, 2024

La actividad solar puede desviar la trayectoria de los
satélites y aumentar el riesgo de colisión. Los científicos
esperan que la mejora de los modelos atmosféricos ayude. 


Tzu-Wei Fang siempre recordará el 3 de febrero de 2022. Era
un jueves justo después del Día de la Marmota, y Fang,
físico nacido en Taiwán, estaba analizando imágenes de
satélite de una nube de partículas cargadas que había
salido del Sol. Se trataba de una eyección de masa coronal
(CME, por sus siglas en inglés), una explosión masiva de
plasma magnetizado procedente de la atmósfera superior del
Sol. Se parecía a las docenas de CME similares que impactan
la Tierra cada año, y que suelen hacerse notar sobre todo a
través de hipnotizantes espectáculos de luz polar.  

“La CME no era significativa en absoluto”, dice Fang, que
había estado analizando los datos recibidos desde su
oficina en la Administración Nacional Oceánica y
Atmosférica (NOAA) en Boulder, Colorado. 

Pero cinco días después, Fang se enteró de que la CME no
era tan inocua como parecía. Justo cuando la nube de plasma
se dirigía hacia el planeta, un cohete Falcon 9 de SpaceX
despegaba de una plataforma de lanzamiento del Centro
Espacial Kennedy de Florida con 49 nuevos satélites
Starlink en su cono de ojiva.  

La CME calentó los tenues gases de la atmósfera superior de
la Tierra, provocando su hinchazón y empujando hacia arriba
las capas inferiores, más densas. Cuando los satélites
fueron liberados de su cohete, lucharon contra un medio
inesperadamente espeso. Con unos propulsores demasiado
débiles para empujarlos a una órbita más alta y segura, 38
de ellos volvieron a la Tierra en espiral.  

Los científicos sabían desde hacía tiempo que la actividad
solar puede cambiar la densidad de la atmósfera superior,
así que el hecho de que esto ocurriera no fue una sorpresa.
Pero el incidente de Starlink puso de manifiesto una gran
brecha de capacidad: los investigadores no tenían la
habilidad de predecir con precisión los tipos de cambios de
densidad que produciría una determinada cantidad de
actividad solar. Y no tenían una buena forma de trasladar
esos cambios a predicciones sobre cómo se verían afectadas
las trayectorias de los satélites. 

La necesidad de mejorar las predicciones era cada vez más
urgente. Un nuevo ciclo solar acababa de empezar a cobrar
fuerza tras un prolongado periodo de calma, y el sol estaba
escupiendo muchas más erupciones solares y CME que en años
anteriores. Al mismo tiempo, el número de satélites en
órbita alrededor del planeta se había multiplicado por
siete desde el último máximo solar. Los investigadores
comprendieron que una potente tormenta solar podría hacer
que las condiciones en el espacio cercano a la Tierra
fueran tan impredecibles que sería imposible saber si los
objetos estaban en curso de colisión. Y eso era
preocupante. Un choque frontal entre dos grandes naves
espaciales puede crear miles de fragmentos de escombros
fuera de control que podrían permanecer en órbita durante
años, dificultando aún más la navegación por el espacio.  

El evento Starlink resultó ser el catalizador que la
comunidad necesitaba. En las semanas siguientes, Fang, que
había estado trabajando en un modelo de la alta atmósfera,
inició una colaboración con SpaceX para obtener más datos
sobre la velocidad y la trayectoria de los miles de
satélites de la constelación. Se trata de una fuente de
información sin precedentes que está permitiendo a los
científicos mejorar sus modelos sobre cómo afecta la
actividad solar al medio ambiente en la órbita baja de la
Tierra. Al mismo tiempo, otros investigadores están
trabajando para conectar mejor este modelo del escaso aire
de esta parte de la atmósfera con las trayectorias de los
satélites que la atraviesan. 

Si Fang y sus colegas lo consiguen, podrán mantener a salvo
los satélites incluso en medio de un clima espacial
turbulento, reduciendo el riesgo de colisiones orbitales
potencialmente catastróficas. 


## Estragos del clima solar 

Las CME llevan azotando la Tierra desde el principio de los
tiempos. Pero hasta la llegada de la electricidad, sus
únicas consecuencias observables eran las espectaculares
luces polares.  

Esto cambió en 1859 con el evento Carrington, la CME más
energética que ha golpeado la Tierra en toda la historia.
Cuando ese tsunami de plasma magnetizado golpeó la
atmósfera terrestre, perturbó las redes telegráficas de
todo el mundo. Los empleados vieron cómo sus equipos
despedían chispas y, en algunos casos, recibieron descargas
eléctricas. 

La era de los satélites sólo ha experimentado hasta ahora
una gran tormenta geomagnética. Apodada la tormenta de
Halloween porque azotó la Tierra en la última semana de
octubre de 2003, la CME afectó a casi el 60% de las
misiones espaciales de la NASA en órbita en aquel momento,
según una investigación posterior de la NOAA. Una nave
espacial japonesa de observación de la Tierra perdió el
contacto con la Tierra y nunca lo recuperó, ya que sus
componentes electrónicos probablemente se frieron por la
avalancha de partículas solares cargadas.  

Thomas Berger, actual director del Centro de Tecnología,
Investigación y Educación en Meteorología Espacial de la
Universidad de Colorado en Boulder (EE UU), era entonces un
joven científico especializado en meteorología espacial.
Recuerda el murmullo de la gente por perder el rastro de
los satélites. 

A diferencia de los aviones, los satélites no son
observados constantemente por radar en tiempo real. Sus
trayectorias probables se calculan con días de antelación,
basándose en observaciones repetidas por un puñado de
radares espaciales terrestres y sensores ópticos repartidos
por todo el planeta. Cuando la meteorología espacial
calienta las capas altas de la atmósfera, el aumento de
densidad desvía esas predicciones y los operadores pueden
tardar un tiempo en volver a encontrar los satélites. 

 

“Tras la tormenta de Halloween de 2003, todo el catálogo de
satélites se desvió”, explica Berger. “Hicieron falta tres
días de operaciones de emergencia para localizar y volver a
rastrear todos esos objetos. Algunos de los satélites
estaban decenas de kilómetros por debajo de su órbita
habitual y quizá a mil kilómetros de su posición
prevista”. 

Cuando no sabemos dónde están los satélites -y los
fragmentos de basura espacial- es algo más que un
inconveniente. Significa que los operadores ya no pueden
hacer predicciones sobre posibles colisiones, eventos que
no sólo pueden destruir satélites, sino también crear miles
de nuevas piezas de basura espacial, creando riesgos en
cascada para otros satélites. 

Afortunadamente, la tormenta de Halloween pasó sin ningún
accidente orbital. Pero la próxima vez, los operadores de
satélites pueden no tener tanta suerte.   

Muchas cosas han cambiado en el espacio cercano a la Tierra
desde 2003. El número de satélites activos que orbitan
nuestro planeta ha pasado de 800 en aquel entonces a más de
9.000 en la actualidad, y la órbita terrestre baja es la
que ha experimentado un mayor aumento de tráfico. La
cantidad de basura espacial también ha crecido. Hace veinte
años, la Red de Vigilancia Espacial de Estados Unidos
rastreaba unos 11.000 fragmentos de este tipo de basura.
Hoy, según la NASA, vigila más de 35.000 objetos. Con tanta
basura dando vueltas alrededor de la Tierra, se necesitan
muchas más maniobras para evitar colisiones.  

Y es sólo cuestión de tiempo que la Tierra sea golpeada por
CME mayores. La tormenta de Halloween fue decenas de veces
más potente que la “insignificante” que acabó con los
satélites Starlink. Sin embargo, sólo tuvo una décima parte
de la energía del evento Carrington. El caos orbital -por
no hablar de los estragos en tierra- podría ser mucho
peor. 


## Extender las previsiones meteorológicas al espacio 

Seis meses antes de aquel fatídico Día de la Marmota, Fang
había aceptado un puesto en el Centro de Predicción
Meteorológica Espacial de la NOAA para trabajar en una
nueva simulación de las partes más externas de la atmósfera
terrestre. 

El modelo en el que trabajaba, el sistema de previsión
WAM-IPE (Modelo de la Atmósfera Completa y Electrodinámica
de la Plasmasfera Ionosférica), es una ampliación de los
modelos que los meteorólogos de la NOAA utilizan para
prever el tiempo en la Tierra, pero a mucha mayor
altitud.  

La mayoría de los satélites en órbita terrestre baja viajan
dentro de la segunda capa más alta de la atmósfera, una
región llamada termosfera, que está llena de átomos
dispersos de oxígeno, nitrógeno y helio. Unas ondas
invisibles procedentes de la mesosfera, la capa atmosférica
inferior, empujan la termosfera y provocan vientos
huracanados. Pero como el aire de la termosfera es tan
fino, los satélites que orbitan en ella apenas se dan
cuenta. Esto cambia cuando se produce un fenómeno
meteorológico espacial. En una hora, la densidad de este
aire fino puede multiplicarse varias veces y sus átomos se
cargan al chocar con partículas solares energéticas,
provocando auroras y corrientes eléctricas.  

El modelo WAM-IPE intenta simular los entresijos de estos
procesos y predecir sus resultados. “Es mucha física
compleja, y aún no la comprendemos del todo”, afirma Fang. 

 

En el momento del incidente de Starlink, el modelo de Fang
estaba aún en fase experimental. Aún no se disponía del
tipo de mediciones de la alta atmósfera que podrían
verificar directamente los cálculos del modelo.  

En 2022, sólo dos naves espaciales en órbita eran capaces
de proporcionar algunas mediciones básicas de la densidad
termosférica. Ni la NOAA ni la NASA tenían prevista ninguna
nueva misión que pudiera colmar esas lagunas en un futuro
próximo. 

Pero SpaceX tenía una solución para el problema de Fang.
Los satélites Starlink, aunque no están equipados con
instrumentos específicos para medir la densidad
atmosférica, llevan receptores GPS para determinar su
posición. Durante sus conversaciones, Fang y los ingenieros
de Starlink descubrieron que, con algunas matemáticas
ingeniosas, podían calcular la densidad atmosférica a
partir de los cambios en las trayectorias de los satélites
Starlink.  

“Es bastante complicado, porque hay que entender muy bien
cómo afecta la forma de la nave a su resistencia, pero con
eso podemos observar las diferencias de posición, ver cómo
cambia y calcular la densidad”, explica Fang. 

En aquel momento, había unos 2.000 satélites Starlink en
órbita. Y así, donde antes no había datos, Fang dispuso de
repente de un recurso abundante al que recurrir y utilizar
para asegurarse de que los cálculos del modelo WAM-IPE se
ajustaban a la realidad, al menos a la altitud orbital de
Starlink. Desde entonces, la constelación ha crecido hasta
alcanzar las 5.000 naves espaciales, lo que proporciona una
red de mediciones aún más densa. 

Fang dice que otros operadores de satélites se han unido a
su esfuerzo, proporcionando datos a la NOAA para que el
modelo funcione antes de la próxima gran tormenta solar. 

“El incidente de Starlink planteó realmente el problema”,
afirma. “El sector está en auge y ahora todo el mundo es
consciente, y acuden a nosotros y quieren entender el
problema. Han sido dos años complicados, y a veces siento
que no lo resolvemos lo bastante rápido para ellos”. 


## Trabajo por hacer 

En los meses siguientes al incidente de Starlink, otros
operadores de naves espaciales empezaron a informar de
problemas relacionados con la meteorología espacial. En
mayo de 2022, la Agencia Espacial Europea dijo que su
constelación de satélites Swarm (Enjambre), que miden el
campo magnético alrededor de la Tierra, había estado
perdiendo altitud 10 veces más rápido de lo que lo habían
hecho durante los 10 años anteriores. En diciembre de 2023,
la NASA anunció que su telescopio espacial Neowise,
dedicado a la caza de asteroides, volverá a entrar en la
atmósfera terrestre a principios de 2025 debido al aumento
del arrastre provocado por la actividad solar. 

El ciclo solar actual alcanzará su máximo a finales de este
año. Pero es probable que el Sol siga lanzando CME y
llamaradas solares a un ritmo elevado durante los próximos
cinco años, antes de que se estabilice en su mínimo.
Durante esos años, el número de satélites en órbita seguirá
aumentando. Los analistas prevén que a finales de esta
década el número de satélites operativos podría alcanzar
los 100.000. 

“No es improbable que se produzca una gran tormenta
geomagnética en los próximos cuatro o cinco años”, afirma
Berger. “Y eso sí que pondrá a prueba todo el asunto”. 

El equipo de Berger en Colorado colabora con el de Fang en
la NOAA, tratando de encontrar formas de integrar las
predicciones del modelo WAM-IPE sobre los cambios en la
densidad atmosférica en los cálculos de las órbitas de los
satélites.  

Como demostró el incidente de Starlink, los operadores no
sólo deben preocuparse por las grandes tormentas solares
cataclísmicas.  

Tereza Pultarova es una periodista independiente de ciencia
y tecnología radicada en Londres que se especializa en
espacio y sostenibilidad .

## Vía

http://www.technologyreview.es/s/16301/el-incidente-de-starlink-que-acelero-la-investigacion-de-las-tormentas-solares