En 1994 dos satélites canadienses de TV fallaron casi al mismo tiempo, con una diferencia de horas. Ambos estaban en una órbita geoestacionaria cuando llegó el impacto de una gran tormenta solar, que dio como resultado descargas electroestáticas que deshabilitaron sus controles. Anik E1 y E2, así, se convirtieron en solo un ejemplo más de los efectos de la acumulación de carga eléctrica en los satélites que se conoce como descarga ambiental de las naves espaciales.
Los hallazgos de un reciente trabajo muestran una correlación directa entre la descarga eléctrica de una nave y los picos en el flujo de electrones del espacio, identificando cientos de incidentes que pueden causar esas descargas y el daño perdurable a los satélites.
Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Los Álamos ubicó dos sensores a bordo del Satélite 6 del Programa de Pruebas Espaciales del Departamento de Defensa de EE.UU. (STPSat6) para monitorear su entorno cargado en la órbita geoestacionaria. Con más de un año de datos pudieron identificar 272 incidentes de descargas eléctricas muy potentes sobre el satélite, y cada una de ellas ocurrió entre 24 a 45 minutos después de algún período pico de actividad de los electrones en el espacio.
Estos resultados se publicaron en Advances in Space Research, y eventualmente podrían usarse para desarrollar formas de pronosticar descargas desde objetos en el espacio con anticipación, mitigando los efectos del entorno espacial en los satélites.
Un entorno con carga
El entorno espacial está lleno de partículas cargadas que provienen mayormente del sol en forma de viento solar, una corriente continua de protones y electrones desde la atmósfera más externa de la estrella, además de las llamaradas solares que son grandes erupciones de radiación electromagnética. La órbita terrestre también está repleta de partículas cargadas de la ionósfera y magnetósfera del planeta.
Estando en órbita, las naves espaciales son bombardeadas con partículas cargadas que pueden afectar su funcionamiento con el tiempo o causar problemas repentinos. La descarga preocupa a los operadores de satélites ya que resulta de la acumulación y repentina descarga eléctrica en un satélite. Cuando distintas partes del objeto espacial alcanzan voltajes diferentes, puede haber chispas, interferencia electromagnética y corrientes transitorias. Como resultado, el objeto espacial puede tener interrupciones temporales o quedar permanentemente dañado.
Correlación clave
El nuevo trabajo representa la primera vez en que los investigadores pudieron confirmar que la cantidad de descargas eléctricas en una nave u objeto espacial tiene correlación directa con la cantidad de electrones en el ambiente circundante del espacio.
El par de sensores utilizados para este estudio medía la frecuencia de radio de las descargas eléctricas y la actividad de los electrones. Los sensores permitieron que se midiera la tasa en la que ocurrían las descargas eléctricas para compararla con la cantidad de electrones en el entorno circundante.
En la mayoría de los casos la actividad de electrones tuvo su pico entre 45 y 24 minutos antes de la descarga eléctrica sobre el satélite o nave. Eso sugiere que primero ocurre el pico de electrones en alto flujo, y que se cargan corrientes eléctricas sobre el objeto antes de que sobre éste o a su alrededor haya una cantidad de descargas, según este trabajo.
“Observamos que a medida que aumenta la actividad de electrones la nave o satélite empieza a acumular carga. Eso continúa hasta llegar a un pico y allí ocurren las descargas”, declaró Amitabh Nag, científico en el Laboratorio Nacional Los Álamos y autor principal del estudio. “Eso nos abre las puertas parra desarrollar potenciales herramientas de pronóstico que permitan mitigar los riesgos”.
