El Sol, el factor desconocido que explica por qu¨¦ se caen los sat¨¦lites

El 4 de octubre de 1957 podr¨ªa marcarse como el comienzo de todo en la era espacial. Una fecha que apenas se recuerda, salvo en los limitados c¨ªrculos de geeks o nerds (empollones, para los no millennials). La fecha es fundamental para el desarrollo de nuestra vida diaria, ya que fue el momento en el que se abri¨® la puerta de salida de la superficie terrestre. Ese viernes, la entonces Unio?n Sovie?tica lanz¨® con e?xito el Sputnik 1, nuestro primer sate?lite artificial. El Sputnik 1 teni?a el taman?o de un balo?n de playa y tardaba poco ma?s de 98 minutos en promedio en dar una vuelta a la Tierra. Sus transmisores proporcionaron informacio?n sobre la densidad y la propagacio?n de ondas de radio en las capas altas de la atmo?sfera. 92 di?as despue?s de su lanzamiento, ardio? en esa misma atmo?sfera que hab¨ªa ayudado a estudiar.

Perder altura con el tiempo es el destino de todos los sat¨¦lites artificiales que est¨¢n colocados en ¨®rbitas bajas. La forma de hacerlo depende de varios factores y entre ellos est¨¢ uno que se conoce muy poco, tiene que ver con nuestra estrella y no est¨¢ relacionado con su gravedad.

Empecemos por aclarar que se considera una ¨®rbita baja: son aquellas que est¨¢n a menos de 2.000 km de distancia de la superficie terrestre. Eso significa que en un d¨ªa, estos sat¨¦lites pueden dar varias vueltas a la Tierra (en torno a 16 veces como mucho) y que los datos que obtienen pueden transmitirse r¨¢pidamente a la superficie. Son especialmente adecuados, por tanto, para observar la Tierra con alta resoluci¨®n. Como lo hacen, por ejemplo, los sat¨¦lites del programa Cop¨¦rnicus. Estas ¨®rbitas, aunque son muy comunes debido a su proximidad, pueden cubrir un ¨¢rea muy peque?a. Por eso se suelen lanzar juntos en grupos conocidos como constelaciones de sat¨¦lites que forman una especie de red que rodea la Tierra. Esto les permite cubrir grandes ¨¢reas trabajando simult¨¢neamente.

Pero estos sat¨¦lites, tarde o temprano, acaban volviendo a casa. En una ¨®rbita baja, un sat¨¦lite experimenta el efecto gravitatorio de los tres cuerpos grandes m¨¢s cercanos: la Tierra, de la Luna y del Sol. Tambi¨¦n sufre fricci¨®n y un tercer efecto variable que tiene que ver con el campo magn¨¦tico solar. El efecto gravitatorio es obvio; el efecto de la actividad solar y la fuerza de fricci¨®n no lo son tanto.

El efecto de la fricci¨®n es sencillo de entender: en ¨®rbitas bajas, en el camino que recorre el sat¨¦lite, todav¨ªa existe algo de material de la atm¨®sfera terrestre que se opone a su movimiento y provoca que pierdan altura con el tiempo. El telescopio espacial Hubble y la Estaci¨®n Espacial Internacional son dos ejemplos de este tipo de sat¨¦lites. Se podr¨ªa decir que, con el tiempo, caen despacio hacia nosotros. La mayor¨ªa de estos sat¨¦lites tienen sistemas de propulsi¨®n para modificar su altura. Otros no. Algunos simplemente agotan con el tiempo el combustible que ten¨ªan destinado para ejercitar este tipo de maniobras.

Para estimar el tiempo de vida que tiene uno de estos sat¨¦lites es fundamental estimar la fuerza de fricci¨®n. Esta decrece exponencialmente con la altura, sobre todo porque a medida que nos alejamos de la superficie cada vez hay menos material de la atm¨®sfera. Existe una altura cr¨ªtica, a unos 1.000 km de altura por encima de la superficie de la Tierra, donde el frenado producido por la atm¨®sfera act¨²a en escalas de entre mil y diez mil a?os.

Y por encima de determinada altura, es el viento solar el que domina la evoluci¨®n de la trayectoria. La actividad solar es la variable desconocida en la estimaci¨®n del tiempo de vida de sat¨¦lites en ¨®rbitas bajas que no tienen propulsi¨®n interna. Funciona as¨ª: el Sol aporta un extra de energ¨ªa a la atm¨®sfera en sus per¨ªodos m¨¢s activos, provocando que las capas de baja densidad se muevan hacia arriba y sean reemplazadas por las que est¨¢n m¨¢s abajo, que son m¨¢s densas. A los sat¨¦lites en ¨®rbitas bajas hay que darles varios empujones al a?o para que mantengan la ¨®rbita. En el caso de estar en el m¨¢ximo del ciclo solar, al que ahora nos movemos y se alcanzar¨¢ en 2025, hay que darles m¨¢s empujones de lo normal.

La fuerza de fricci¨®n aumenta cuando el Sol est¨¢ m¨¢s activo simplemente porque aumenta la densidad del entorno en el cual se mueve el sat¨¦lite. Este es un efecto a largo plazo, un efecto erosivo. Y el Sol afectar¨¢, al estar ahora en uno de sus m¨¢ximos de actividad, a la ca¨ªda de la ¨®rbita del Hubble, por ejemplo, aunque todav¨ªa no sabemos exactamente cu¨¢nto. Adem¨¢s, en ocasiones tambi¨¦n se produce un efecto brusco relacionado con las tormentas geomagn¨¦ticas, donde el viento solar, al interaccionar con el campo magn¨¦tico terrestre, puede de nuevo provocar los efectos descritos en el p¨¢rrafo anterior, cambiando las ¨®rbitas de los sat¨¦lites.

Por eso hay que estar siempre atentos al Sol, no vaya a ser que como en la vieja aldea gala y ?por Tutatis!, el cielo acabe cayendo sobre nuestras cabezas.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, y Eva Villaver, profesora de investigaci¨®n en el Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias.

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