Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo - CORDIS

FP7

SPACESTORM Resultado resumido

Project ID: 606716
Financiado con arreglo a: FP7-SPACE
País: Reino Unido

Las claves para superar los eventos meteorológicos espaciales extremos

Los más de 1 300 satélites que hay en órbita y los millones de euros de inversión que suponen obligan a conocer y predecir mejor los peligros que supone la meteorología espacial. El proyecto SPACESTORM abordó este reto hace ya casi cuatro años, y ya ofrece a todos los interesados información sobre la historia de la meteorología espacial y las predicciones pertinentes. Además aconseja a los ingenieros sobre la mejor forma de evitar incidencias en diversos servicios.
Las claves para superar los eventos meteorológicos espaciales extremos
La vulnerabilidad de los satélites a la meteorología espacial sigue siendo un tema de total vigencia, a pesar de que el último evento importante se produjo en 2003. Del 29 al 31 de octubre de ese año, las tormentas solares de Halloween afectaron a más de cuarenta y siete satélites e incluso estropearon uno japonés de 640 millones de dólares, situación que preocupa a administraciones, operadores de satélites y otras entidades interesadas como aseguradoras. Si bien estos eventos se produjeron hace cerca de quince años, otros más recientes como los problemas de los relojes atómicos de Galileo o la pérdida de un satélite kazajo a finales de marzo de 2017 —aún en proceso de investigación— podrían tener su causa en la radiación provocada por la meteorología espacial.

«La meteorología espacial es capaz de interrumpir servicios durante semanas o incluso meses, lo cual resulta enormemente caro para los operadores de satélites. En el caso de KazSat-2, se sabe que el incidente se produjo tras un aumento de la intensidad en los cinturones de radiación y que es el último de una larga lista de incidentes. Tras años de experiencia, la realidad es que se producen daños en los satélites muy probablemente por los efectos de la meteorología espacial», explicó el profesor Richard Horne, director científico del British Antarctic Survey y coordinador del proyecto SPACESTORM (Modelling space weather events and mitigating their effects on satellites).

SPACESTORM surgió al hacerse patente la necesidad de mejorar los modelos de predicción meteorológica espacial existentes, las lagunas en cuanto a las consecuencias de la meteorología espacial en las órbitas terrestres baja e intermedia, y que los interesados deberían contar con más información a la hora de diseñar sus satélites. Por último, el consorcio se propuso dar respuesta a una cuestión que ni los propios interesados se atreven a plantearse, esto es, ¿cuántos satélites se perderían en caso de que se produjera un suceso meteorológico espacial extremo?

Para dar una respuesta, el profesor Horne y su equipo decidieron dedicar parte de su atención a la constelación Galileo. «La información sobre el diseño de las aeronaves de Galileo y cuánto blindaje contra radiación poseen, son datos manejados con bastante secretismo, al igual que ocurre con la mayoría de las naves comerciales, y por tanto es muy complicado evaluarlas», declaró. «Lo que hicimos fue calcular el entorno que consideramos existe en la órbita terrestre intermedia donde se encuentran los satélites de Galileo. Calculamos la peor situación posible del espectro de electrones y estudiamos cuánto blindaje sería necesario para proteger las aeronaves».

Los cálculos se repitieron para la órbita geoestacionaria mediante un análisis estadístico de los datos existentes apoyado por el modelo físico del propio proyecto. «Cabe reseñar que estos dos métodos distintos ofrecen resultados muy similares, lo que refuerza la confianza en nuestro método», continuó el profesor Horne, a lo que añadió: «Descubrimos que el flujo tiende a un valor limitante de entre 5 x 105 y 2 x 106 cm-2 s-1 sr-1. Esto se corresponde con una corriente de entre 1 y 4 pA cm-2, lo cual supera diez veces las directrices recomendadas por la NASA».

En función de estos resultados, el equipo descubrió que los diseñadores deberían al menos duplicar el blindaje de sus satélites para garantizar su supervivencia en un evento meteorológico espacial extremo. «La decisión, por supuesto, está en mano de los administradores», señaló el profesor Horne. «Es posible, pero aumentará enormemente el coste monetario de lanzar una nave espacial. Desde la comunidad científica se piensa que la probabilidad de un evento de este tipo es de una en 100 o 150 años, así que la cuestión es si la empresa quiere tener en cuenta este tipo de evento o no».

Estudio de eventos pasados y predicción de los futuros

Otra gran aportación del proyecto fue el conocimiento generado sobre los eventos meteorológicos espaciales tanto pasados como futuros. El equipo trabajó con empresas, administraciones y la Agencia Espacial Europea para garantizar que eran conscientes de los riesgos y así tuvieran todos los datos para actuar de la mejor manera posible.

En este sentido crearon modelos de los cinturones de radiación y reconstruyeron treinta años del entorno de radiación para el cinturón exterior de radiación al completo, incluyendo las órbitas terrestres baja e intermedia, sobre las que hasta ahora no había mucha información disponible. Todo ello con mucha más precisión que hasta ahora.

«Probamos nuestra reconstrucción comparándola con los datos a nuestra disposición de unos pocos periodos en la órbita terrestre intermedia, por ejemplo los datos Giove, y obtuvimos una puntuación Heidke de 0,7. Esta puntuación determina la calidad de las predicciones de uno a cero en función de si es una predicción perfecta o mala, respectivamente. La nuestra es bastante buena», defendió el profesor Horne. Las aseguradoras ya han mostrado interés en estos modelos para estudiar las condiciones de radiación en eventos meteorológicos espaciales anteriores.

Como guinda, el proyecto creó un sitio web de predicción capaz de anticipar cambios en el cinturón de radiación con hasta tres horas de antelación. En combinación con la predicción de impactos en materia de ingeniería, el sitio web es capaz de ofrecer un indicador de riesgo de los cuatro peligros principales de la meteorología espacial que afectan a los satélites. «Si los operadores de satélites descubren mediante una predicción que sus satélites se encuentran en grave peligro, podrían posponer maniobras y actualizaciones de software, añadir gente al equipo o ampliar la capacidad de transmisión», concluyó el profesor Horne.

Los socios del proyecto en ONERA (Francia) fueron un paso más allá con experimentos adicionales sobre materiales utilizados en satélites. Su objetivo fue determinar si los métodos de laboratorio consistentes en exponer materiales a radiación intensa durante periodos breves de tiempo son representativos de los efectos de la exposición espacial a largo plazo (hasta quince años).

«Enseguida nos dimos cuenta de la importancia de las propiedades eléctricas», indicó el profesor Horne. «La irradiación de algunos materiales como los cables Kapton cambia su conductividad, por lo que los ensayos de exposición a radiación en el laboratorio deben complementarse con experimentos con el propio material».

Una empresa ya ha comenzado a aprovechar los resultados en las decisiones sobre el tipo de satélite a comprar, y el profesor Horne confía en que los resultados sean un incentivo a la hora de diseñar una generación nueva de materiales. Con tecnologías nuevas como los emisores pasivos y la propulsión eléctrica que están cambiando cómo los satélites se cargan y cuánto tiempo permanecen expuestos a la radiación, respectivamente, los resultados de SPACESTORM podrían seguir siendo útiles en futuras investigaciones.

El proyecto ya ha llegado a su fin, pero las predicciones se mejorarán mediante un nuevo proyecto financiado por la Agencia Espacial Europea y el equipo al cargo ya trabaja en su mejora para que sea capaz de predecir la meteorología espacial con hasta veinticuatro horas de antelación.

Palabras clave

SPACESTORM, GPS, Galileo, blindaje, materiales, ingeniería, satélite, órbita baja terrestre, geoestacionario, meteorología espacial, radiaciones, ESA, predicción
Número de registro: 198645 / Última actualización el: 2017-05-30
Síganos en: RSS Facebook Twitter YouTube Gestionado por la Oficina de Publicaciones de la UE Arriba