A fines 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 en la atmósfera a un ritmo inusualmente rápido, 10 veces más rápido que antes. El cambio coincide con el comienzo de un nuevo ciclo solar, que los expertos creen que podría ser el comienzo de un período difícil para las naves espaciales que orbitan la Tierra.
“En los últimos cinco o seis años, el satélite se ha hundido unos dos kilómetros y medio [1.5 miles] Un año”, dijo a Space.com la gerente de la misión Swarm de la ESA, Anja Stromme. “Pero han estado buceando casi desde diciembre pasado. La velocidad de hundimiento es de 20 km de diciembre a abril. [12 miles] Por año. “
satélites cerca de la órbita Tierra Enfréntate siempre al arrastre de lo residual. atmósfera, lo que reduce gradualmente la velocidad de la nave espacial, lo que finalmente hace que caiga de nuevo a la Tierra. (Por lo general, no sobreviven a lo que se llama un reingreso y se queman en la atmósfera). Esta fuerza de arrastre atmosférico Estación Espacial InternacionalEl controlador ejecuta periódicamente Ejercicio “revitalizar” para mantener una órbita de la estación espacial a 400 kilómetros (250 millas) sobre la Tierra.
Este arrastre también ayuda a limpiar el entorno cercano a la Tierra de la basura espacial. Los científicos saben que la fuerza de este arrastre depende de la actividad solar. viento solar chorros sol,depende ciclo solar de 11 añosEl último ciclo terminó oficialmente en diciembre de 2019, con bastante sueño, con números mensuales por debajo del promedio mancha solar así como casi ninguna actividad durante largos períodos de tiempo. Pero desde el otoño pasado, Estrella ha estado despertando, arrojando más y más viento solar y produciendo manchas solares, erupción solar y eyección de masa coronal a un ritmo de crecimiento. Los efectos también se están sintiendo en la atmósfera superior de la Tierra.
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“En las capas superiores de la atmósfera que interactúan con el viento solar, hay una gran cantidad de física compleja que aún no entendemos completamente. Sabemos que esta interacción hace que la atmósfera se eleve. Eso significa que el aire más denso va hacia arriba. Mover a una mayor altitud “.
El aire denso significa más resistencia al satélite. Si bien esta densidad aún es muy baja a 250 millas sobre la Tierra, el aumento de la atmósfera causado por el afloramiento es suficiente para casi derribar algunos satélites en órbita baja.
“Es casi como ir contra el viento”, dijo Strom. “Es más difícil, es arrastre, por lo que reduce la velocidad de los satélites y, cuando disminuyen la velocidad, se hunden”.
derribado por una tormenta solar
Lanzada en 2013, la constelación Swarm consta de tres satélites, dos de los cuales orbitan la Tierra a una altitud de 430 kilómetros (270 millas), a unos 30 kilómetros (20 millas) de la Estación Espacial Internacional. El tercer satélite Swarm orbita la Tierra un poco más alto, a unas 320 millas (515 kilómetros) sobre el suelo. Las dos naves espaciales de órbita inferior son más vulnerables al impacto del sol que los satélites superiores, dijo Strom.
Las condiciones en los dos satélites inferiores se volvieron tan precarias que en mayo, los operadores tuvieron que comenzar a usar propulsores a bordo para levantar los satélites y salvarlos.
Los satélites Swarm de la ESA no son las únicas naves espaciales que luchan contra el deterioro del clima espacial. En febrero, SpaceX pierde 40 nuevos satélites Starlink por un tormenta solar Justo después del lanzamiento.
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Durante una tormenta de este tipo, el satélite desciende repentinamente a una altitud más baja. Cuanto más baja es la órbita del satélite cuando golpea una tormenta solar, mayor es el riesgo de que la nave espacial no se recupere, dejando que el operador observe cómo la nave espacial cae en picado a la atmósfera y perece.
enlace estelar La órbita del satélite está a 550 kilómetros (340 millas) por encima de la zona más peligrosa. Sin embargo, después del lanzamiento, Halcón 9 El cohete colocó el lote de satélites muy bajo, solo a unas 217 millas (350 kilómetros) de la Tierra. Luego, SpaceX usa la propulsión a bordo para elevar la órbita del satélite. La compañía dice que este enfoque tiene ventajas porque cualquier satélite que encuentre problemas técnicos después del lanzamiento caerá rápidamente a la Tierra sin convertirse en molestos desechos espaciales. Sin embargo, el comportamiento cada vez mayor e impredecible del sol hace que estos satélites sean vulnerables a los accidentes.
Nuevos espacios y soles impredecibles
Todas las naves espaciales cercanas a las 250 millas están destinadas a tener problemas, dijo Stromme.Esto incluye la Estación Espacial Internacional, que debe realizar operaciones de refuerzo más frecuentes para mantenerse a flote, pero también cientos de satélite cubo Y los pequeños satélites que han ocupado la órbita terrestre baja durante la última década. Estos satélites, producto de un nuevo movimiento espacial encabezado por empresarios privados pioneros en tecnologías simples y económicas, son particularmente vulnerables.
“Muchos de estos [new satellites] No hay sistema de propulsión”, dijo Strom. “No hay forma de que se pongan de pie. Básicamente, esto significa que tendrán una vida útil más corta en órbita. Volverán a entrar más rápido que el mínimo solar. “
Por coincidencia (o suerte de principiante), el comienzo de la nueva revolución espacial ocurrió durante ese ciclo solar soñoliento. Estos nuevos operadores se enfrentan ahora a su primer máximo solar. Pero no solo eso. Resulta que la actividad solar durante el último año ha sido mucho más fuerte de lo que predijeron los pronosticadores 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 previsto oficialmente”, dijo a Space.com Hugh Lewis, profesor de ingeniería y ciencias físicas en la Universidad de Southampton, Reino Unido, que estudia el comportamiento de los satélites de órbita terrestre baja. “De hecho, la actividad actual está muy cerca de los niveles máximos previstos para este ciclo solar, y todavía estamos a dos o tres años de la actividad solar máxima”.
Stromme confirmó estas observaciones. “Ahora estamos en el ciclo solar 25, que está aumentando dramáticamente en este momento”, dijo. “No sabemos si eso significa que será un ciclo solar muy duro. Podría ralentizarse o podría ser un ciclo solar muy débil. Pero en este momento, está creciendo rápidamente”.
despejar la pista
Si bien la intensa actividad solar es una mala noticia para los operadores de satélites, cuya vida útil de la misión se acorta (incluso los satélites con propulsión a bordo se quedarán sin combustible más rápido debido a la necesidad frecuente de aumentar la altitud), esta situación sería recibida con un efecto purificador bienvenido en el espacio alrededor de la Tierra.
Además de agregar cientos de nuevos satélites durante la última década, esta región del espacio está inundada de Una preocupante cantidad de basura espacial (Satélites antiguos, etapas de cohetes gastados y escombros de colisión). Investigadores como Lewis han advertido durante mucho tiempo que la basura omnipresente que viaja a toda velocidad por el planeta amenaza la seguridad de los servicios satelitales y obliga a los operadores a realizar frecuentes maniobras de evasión.Además, la fragmentación puede desencadenar una situación fuera de control llamada síndrome de Kesslercomo la serie de colisiones imparables representadas en la película Gravity, ganadora del Oscar en 2013.
“En general, desde la perspectiva de los desechos espaciales, el aumento de la actividad solar y su impacto en la atmósfera superior son buenas noticias, ya que acorta la vida orbital de los desechos y proporciona un ‘servicio de limpieza’ útil”, dijo Lewis.
Jonathan McDowell, experto en desechos espaciales del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, dijo que ya se pueden observar efectos positivos porque los desechos producidos por los desechos Prueba rusa de misiles antisatélite en noviembre de 2021 La tasa de disminución es ahora mucho más rápida que antes.
Sin embargo, este proceso de limpieza tiene una desventaja.
“El aumento en la tasa de descomposición de los objetos de escombros es casi como la lluvia –señala Lewis–. Cuando la actividad solar es alta, la tasa de ‘lluvia’ es mayor y las misiones a menor altitud pueden experimentar un mayor flujo de escombros”.
Un mayor flujo de escombros significa maniobras evasivas de consumo de combustible más frecuentes y un aumento temporal del riesgo de colisión, lo que puede generar escombros más peligrosos.
Stromme y sus colegas actualmente están elevando las órbitas de dos satélites Swarm de órbita baja en 28 millas (45 kilómetros). Agregó que los satélites pueden necesitar más ajustes más adelante este año. El objetivo es ayudar a la misión, que ahora está en su noveno año y más allá de su vida útil planificada original, a completar el ciclo solar. El éxito del equipo depende en gran medida del comportamiento del Sol.
“Todavía tenemos el combustible para, con suerte, pasar otro ciclo solar”, dijo Strom. “Si crece así, me quedaré sin combustible antes de que termine el ciclo solar. Si es más lento, podría salvarlos en el ciclo solar”.
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