Una flota de naves espaciales centinela, incluida una con una enorme vela solar, podría vigilar los furtivos “tornados espaciales” que representan una amenaza para la Tierra durante las tormentas solares, sugiere un nuevo estudio.
La propuesta dice que cuatro naves espaciales del espacio profundo, denominadas colectivamente Frontera de Investigación del Clima Espacial (SWIFT), podrían acelerar las advertencias sobre el “clima espacial” en un 40%. Mientras que tres naves espaciales funcionarían con combustible convencional, la cuarta tendría una vela solar de aproximadamente un tercio del tamaño de un campo de fútbol.
Esa vela gigantesca es necesaria para estabilizar la cuarta nave espacial en una órbita inusualmente difícil que le da una posición más cercana para observar las actividades del sol. Pero el trabajo valdrá la pena, enfatizan los científicos: alertas más rápidas sobre poderosas estructuras de plasma similares a tornados que emergen del sol ayudarían a su vez a proteger los satélites, las líneas eléctricas y otras infraestructuras críticas de estas erupciones solares.
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Estas naves espaciales no están financiadas ni han sido diseñadas formalmente, por lo que no hay una estimación firme sobre qué tan pronto se lanzarían o cuánto costarían. Pero la propuesta, descrita en un estudio publicado en el Astrophysical Journal revisado por pares el lunes (6 de octubre), da una idea de cómo funcionarían. (La NASA y la Fundación Nacional de Ciencias financiaron el estudio).
Sin duda, las agencias espaciales, incluida la NASA, ya tienen varias naves espaciales orientadas al sol estacionadas para observar la actividad solar. El sol se encuentra actualmente en un período muy activo en su ciclo de 11 años, aumentando la frecuencia de erupciones solares y eyecciones de masa coronal.
Las CME que transportan electrones (partículas cargadas) hacia la Tierra pueden transferir más energía del viento solar a la magnetosfera (una parte de nuestra atmósfera) bajo ciertas condiciones, afirma la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).
Si el flujo de partículas solares es fuerte y si el campo magnético transportado por el viento solar fluye hacia el sur y en dirección opuesta al campo magnético de la Tierra, “hay una transferencia de más energía del viento solar hacia la magnetosfera”, escribieron los funcionarios.
La energía de este viento solar puede causar daños si interactúa con satélites o líneas eléctricas, tal como ocurrió en la provincia de Quebec en marzo de 1989, durante una tormenta solar que sumió a miles de personas en la oscuridad durante el invierno.
Mejorar las predicciones requiere observaciones, por lo que la NASA y la Agencia Espacial Europea tienen naves espaciales estacionadas en el Punto 1 o L1 de Lagrange, una órbita gravitacionalmente estable entre la Tierra y el Sol que utiliza un mínimo de combustible.
Pero como escribe la Universidad de Michigan, estas naves espaciales no pueden verlo todo: “Una erupción solar dirigida lejos de la Tierra, o con campos magnéticos apuntando hacia el norte, aún podría lanzar vórtices con campos magnéticos apuntando hacia el sur hacia la Tierra. Esos tornados pasarían desapercibidos si no alcanzan a las sondas estacionadas en L1”.
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Los tornados se denominan más propiamente “cuerdas de flujo” y describen estructuras tan pequeñas como 3.000 millas de largo (4.828 km) y tan vastas como 6 millones de millas (9,5 millones de km) de ancho. (A modo de comparación, la distancia entre la Tierra y el Sol es de aproximadamente 93 millones de millas o 150 millones de kilómetros). Los tornados son difíciles incluso de simular: demasiado pequeños para estudios CME, pero demasiado grandes para sondas de campos magnéticos y partículas de plasma.
El nuevo estudio, que los investigadores describieron como “sin precedentes” en su resolución, incluye simulaciones que muestran cómo pueden surgir tornados. El sol siempre está enviando un “viento solar” de partículas cargadas a través del sistema solar, pero una eyección de CME es más rápida que eso.
A medida que una veloz CME se abre paso hacia el viento solar más lento, la ola de partículas que se mueven más rápido puede empujar a un lado “masas de plasma que giran, como un quitanieves que arroja nieve”, según el estudio. Algunas de estas masas se desmoronan rápidamente, pero otras persisten como “tornados”.
El estudio dice que la constelación propuesta de cuatro naves espaciales podría detectar estos tornados sobre la marcha. Los científicos de la Universidad de Michigan lideran la propuesta, que colocaría las cuatro máquinas en una formación voladora con forma de pirámide. Cada lado de la “pirámide” tendría aproximadamente 322.000 kilómetros (200.000 millas) de largo, que es casi la distancia promedio entre la Tierra y la Luna.
El estudio sugiere colocar una nave espacial en cada una de las tres esquinas de la base de la pirámide, que estaría dispuesta en un plano (una superficie virtual y plana) alrededor de L1. La cuarta nave espacial es un caso un tanto especial. Serviría como un “centro” y estaría situado más allá de L1 y mirando hacia el sol.
Esa ubicación más allá de L1 es demasiado inestable para que la cuarta nave espacial use combustible para estabilizarse, pero podría usar una enorme vela solar de aluminio que tiene aproximadamente un tercio del tamaño de un campo de fútbol. Pero eso supone el éxito de un proyecto anterior a este concepto de vela, llamado Solar Cruiser. La NOAA y la NASA esperan lograr un lanzamiento de viaje compartido para esa nave espacial en 2029.
En teoría, el tamaño de la vela es suficiente para “captar suficientes fotones para mantener la posición de la nave espacial, sin quemar combustible”, escribió la universidad. “Esta configuración”, agregaron los funcionarios, “permitiría a SWIFT ver cómo cambia el viento solar en su camino hacia la Tierra, y su centro más cercano al sol podría hacer que las advertencias meteorológicas espaciales sean un 40% más rápidas”.
Y el equipo enfatizó lo importante que serían estas naves espaciales en la búsqueda de tornados: “Nuestra simulación muestra que el campo magnético en estos vórtices puede ser lo suficientemente fuerte como para desencadenar una tormenta geomagnética y causar algunos problemas reales”, añadió el autor principal Chip Manchester, profesor investigador de ciencias e ingeniería climática y espacial en la universidad.