Cazan al ‘saboteador’ espacial de satélites que ocasiona cientos de millones anuales en pérdidas

Científicos del Laboratorio Nacional de Los Álamos en EEUU han podido por fin identificar quién es el culpable de los repentinos graves problemas fortuitos que llevan afectando a algunos satélites durante décadas

Durante décadas, ingenieros y científicos de todo el mundo se han enfrentado a un misterioso fenómeno desconocido que dejaba fuera de juego a satélites en órbita. Sin aviso y sin razón aparente, los satélites dejaban de funcionar. Ahora, científicos del Laboratorio Nacional de Los Álamos —el lugar de nacimiento de la bomba atómica en Nuevo México, EEUU— han encontrado al culpable.

El descubrimiento revela por primera vez una correlación directa entre el número de descargas eléctricas en las naves espaciales —conocidas como descargas del entorno de la nave (SED)— y la cantidad de electrones en el espacio circundante. Estas descargas eléctricas transitorias pueden dañar gravemente los sistemas electrónicos sensibles y las comunicaciones a bordo, causando fallos catastróficos que han costado millones de dólares y dejado sin servicio a sistemas de comunicación críticos durante días o semanas.

El estudio, publicado en la revista Advances in Space Research, establece las bases científicas para desarrollar sistemas de alerta temprana que podrían salvar miles de millones de dólares en equipamiento espacial y garantizar la continuidad de servicios críticos para la sociedad moderna.

Qué es lo que pasa

Amitabh Nag, científico del Laboratorio Nacional de Los Álamos y autor principal del estudio, explica la magnitud del problema: “Durante mucho tiempo sabíamos que existían estas SED, pero no entendíamos la relación entre los electrones en el entorno espacial y las SED. Para averiguarlo, necesitábamos dos sensores en una sola nave espacial: uno que midiera el número y la actividad de los electrones, y otro que captara las señales de radiofrecuencia”. Esta combinación única de instrumentos permitió finalmente desentrañar el misterio que había desconcertado a los ingenieros espaciales durante décadas.

El satélite del Departamento de Defensa STP-Sat6, situado en órbita geoestacionaria, fue la clave para realizar la investigación gracias a que cuenta con ambos tipos de sensores a bordo. El equipo de Los Álamos analizó más de un año de datos, desde marzo de 2022 hasta abril de 2023, identificando más de 270 períodos de alta actividad de SED y varios centenares de episodios de elevada actividad electrónica. Los resultados fueron reveladores: “Pudimos ver la tasa de SED reportada por el sensor de radiofrecuencia y compararla con la actividad de partículas de electrones dentro de un rango de voltaje específico”, señala Nag. “Lo que descubrimos fue que los picos de SED se correlacionaban con los picos de actividad electrónica”.

El mecanismo detrás de estos fallos resulta sorprendentemente similar a la electricidad estática terrestre. Las SED se originan por diferencias en la carga superficial causadas por electrones que se acumulan en las superficies de las naves espaciales mientras orbitan la Tierra. Al igual que cuando una persona camina sobre una alfombra acumulando energía que luego se descarga al tocar una manilla, las descargas eléctricas en el entorno espacial ocurren cuando la acumulación de energía en la nave alcanza un voltaje lo suficientemente alto como para liberarse de golpe. En aproximadamente tres cuartas partes de los casos analizados, los picos de actividad electrónica precedieron a los eventos SED entre 24 y 45 minutos.

Protección futura

Este desfase temporal entre la actividad electrónica y las descargas permitirá construir defensas para la protección de futuras misiones espaciales. “Observamos que cuando aumenta la actividad electrónica, especialmente en el rango de 7,9 a 12,2 keV, la nave espacial comienza a acumular carga. Esto continúa hasta que se alcanza un punto de inflexión y ocurren las SED”, detalla Nag. “Ese tiempo de anticipación abre la puerta a posibles herramientas de pronóstico para mitigar riesgos”. El descubrimiento sugiere que la acumulación de carga por electrones de baja energía desempeña un papel clave en preparar la nave espacial para las descargas electrostáticas.

Las futuras misiones espaciales podrán integrar sistemas de vigilancia en tiempo real de electrones de baja energía para predecir y responder a eventos de carga antes de que afecten las operaciones. Este avance representa un hito crucial para proteger la creciente constelación de satélites que controla desde comunicaciones globales hasta sistemas de navegación GPS, servicios meteorológicos y defensa que controlan nuestra seguridad global y permiten el mundo moderno.

Fuente: novaceno.