A principios de este año, la Tierra fue azotada por las tormentas geomagnéticas más intensas en veinte años. Las consecuencias más obvias de la tormenta fueron las hermosas manifestaciones de auroras en los hemisferios norte y sur en latitudes inusuales. En los días siguientes, Internet ardió con estas imágenes.

Pero la tormenta también tuvo consecuencias más insidiosas para la creciente población de satélites del mundo. Los físicos saben desde hace tiempo que estas tormentas pueden quemar circuitos, interrumpir las comunicaciones y cambiar las trayectorias de los objetos en órbita terrestre baja. Entonces, una pregunta importante es cómo les fue a estos satélites durante y después de la tormenta.

Daño de la tormenta

Ahora tenemos una respuesta gracias al trabajo de William Parker y Richard Linares del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge, que han estudiado el impacto de la tormenta en todo el catálogo de satélites en órbita terrestre baja y más allá. Dicen que la tormenta perturbó gravemente la capacidad de predecir colisiones en órbita durante varios días, lo que aumentó significativamente el riesgo para todos aquellos que operan en órbita terrestre baja.

Los astrónomos han observado durante mucho tiempo el ciclo solar de 11 años durante el cual aumenta y disminuye el número de manchas solares, erupciones solares y eyecciones de masa coronal. En 2024 y 2025, el Sol estará cerca del pico de este ciclo, por lo que los físicos esperan un fuerte aumento en el número y la intensidad de las tormentas solares que llegan a nuestras costas.

Entre el 7 y el 11 de mayo de este año ocurrió exactamente eso. Varios observatorios solares detectaron cinco eyecciones de masa coronal diferentes en dirección hacia nosotros. Se trata de nubes gigantes de plasma que se emiten desde la superficie del Sol y mantienen sus propios y potentes campos magnéticos.

Si estas nubes de plasma golpean la Tierra, el plasma calienta la atmósfera superior, lo que hace que se expanda y aumente la resistencia de los satélites en órbita terrestre baja. El campo magnético puede inducir corrientes que fríen circuitos o interrumpen las comunicaciones en órbita y en la Tierra.

Esto podría ser particularmente grave si involucrara infraestructura crítica para la seguridad, como los sistemas de navegación por satélite. Una forma de que esto pueda suceder es si la tormenta influye en la estructura de la ionosfera y cambia la ruta de las transmisiones entre los satélites de navegación y la tierra, reduciendo así la precisión de las señales de sincronización.

En este caso, los científicos solares lanzaron avisos en cuanto observaron las tormentas que se acercaban hacia nosotros y que suelen tardar unos tres días en llegar. Esto dio tiempo a los operadores de satélites para prepararse con un poco de antelación.

Sin embargo, Parker y Linares afirman que tras el aviso inicial las previsiones eran malas. Subestimaron significativamente la intensidad geomagnética que precedió a la tormenta y luego la sobreestimaron en los días posteriores. “La realidad es que predecir la actividad geomagnética es muy difícil”, admiten.

Luego, los investigadores intentaron medir los cambios que provocó la tormenta en la atmósfera superior. Según ellos, la densidad de la atmósfera superior a una altitud de 400 kilómetros se multiplicó por 6 en comparación con 12 horas antes.

Esto aumentó significativamente la resistencia de los satélites a esta altitud. Ponen el ejemplo del Kanopus-V 3, un satélite ruso de observación de la Tierra lanzado en 2018, que es rastreado por el sistema de defensa aérea estadounidense NORAD. Antes de la tormenta, la órbita de este satélite decaía a un ritmo de 38 metros por día, pero durante la tormenta se multiplicó por cuatro.

Muchos satélites modernos operan sistemas automáticos de mantenimiento de posición que mantienen su órbita en tiempo real, en particular los satélites Starlink de Elon Musk, que se cuentan por miles. Parker y Linares dicen que estos satélites maniobraron en masa durante la tormenta para contrarrestar los efectos de la resistencia adicional.

Riesgo de astronauta

Todo este movimiento no planificado creó un riesgo importante para la seguridad. Las órbitas de todos los objetos terrestres bajos se monitorean constantemente para predecir posibles colisiones (o conjunciones, como las llaman los astrónomos) para que los satélites puedan apartarse del camino.

Pero durante la tormenta y durante varios días después, estos cálculos fueron casi imposibles debido a los rápidos cambios de las órbitas. «Estos desafíos ponen en duda las capacidades de los procedimientos existentes de evaluación de conjunciones durante condiciones de tormenta geomagnética», dicen.

Esto será una preocupación para los operadores espaciales y, en particular, para los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional. Este ha tenido que moverse en varias ocasiones para evitar posibles colisiones y por eso depende de este tipo de predicciones.

El problema se agudizará porque el número de objetos en órbita está aumentando significativamente con la llegada de constelaciones de comunicación por satélite, como Starlink y OneWeb.

Sin embargo, las tormentas geomagnéticas tienen un beneficio. Parker y Linares señalan que el aumento de la resistencia ayuda a eliminar los desechos espaciales de la órbita terrestre baja a un ritmo más rápido de lo habitual. «Los escombros son notoriamente difíciles de eliminar, por lo que un ciclo solar fuerte con fuertes tormentas geomagnéticas es una de las mejores cosas para ayudar a mantener un entorno operable a largo plazo», dicen.

Se trata de un trabajo interesante que destaca la necesidad de prepararse mejor para las tormentas geomagnéticas, especialmente en lo que respecta a evitar colisiones. Dado que se esperan más tormentas durante el pico del ciclo solar durante el próximo año, este problema se agudizará.

Ref: Análisis de arrastre satelital durante la tormenta geomagnética de mayo de 2024: arxiv.org/abs/2406.08617