Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la actividad humana no sólo es necesario para combatir el cambio climático en la Tierra, sino también para preservar la salud del espacio exterior y nuestro acceso a él -en otras palabras, poder seguir teniendo satélites que nos proporcionen todo tipo de servicios, desde telecomunicaciones a defensa pasando por la predicción meteorológica-. Así se desprende de un estudio publicado este lunes en la revista Nature Sustainability, que afirma que el climático puede afectar, literalmente, al espacio que hay en el espacio para que operen los satélites de forma segura.
Según los cálculos del equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Birmingham que firma el trabajo, el aumento de emisiones de gases de efecto invernadero puede encoger las capas de la atmósfera más externas -la mesosfera (50-85 km de altitud) y la termosfera (85-600 km)-.
La acumulación de grandes cantidades de esos gases de efecto invernadero provocarían un efecto de enfriamiento y contracción. Esta contracción reduce la densidad del espacio orbital de la Tierra, lo que se traduce en un descenso de los satélites que de-orbitan por fricción (van perdiendo altura poco a poco hasta que vuelven a entrar en la atmósfera terrestre, donde se destruyen por las altas temperaturas en lugar de quedar vagando por el espacio generando más basura espacial).
Esta fricción es útil porque reduce la energía orbital de los satélites, lo que favorece que vuelvan a la Tierra al cabo de varios años de quedar inutilizados.
Como consecuencia de la disminución de esa capacidad de de-orbitar, se alargaría la cantidad de tiempo que los desechos de misiones espaciales permanecen en órbita. En la práctica, esto conllevaría una reducción en el número máximo de satélites artificiales que pueden orbitar la Tierra sin un riesgo grande de que haya colisiones entre ellos. Y según los cálculos de este nuevo estudio de modelización, para el año 2100 la capacidad de carga de satélites que trabajan a una altitud de entre 200 y 1.000 kilómetros podría reducirse entre un 50 y un 66% respecto a la que había en el año 2000 si se dan los peores escenarios de emisiones. El porcentaje final dependerá también de la cantidad de radiación solar.
El problema de la basura espacial
Los desechos de satélites que quedan vagando por el espacio cuando dejan de estar operativos no dejan de crecer, y el problema se está agravando pues en los últimos años ha aumentado notablemente el número de lanzamientos espaciales. Como apunta William Parker, coautor del estudio, se estima que en los últimos cinco años se han lanzado al espacio más satélites que en los 60 años previos juntos.
A los satélites tradicionales se unen los artefactos de menor tamaño que conforman las constelaciones como Starlink, de SpaceX, que actualmente tiene unos 8.000 satélites que ofrecen acceso a internet en zona remotas.
Actualmente hay unos 10.000 satélites orbitando la Tierra. La Estación Espacial Internacional (ISS) en la que viven permanentemente astronautas está a 400 kilómetros y cada cierto tiempo hay que ajustar su órbita para evitar colisiones con algún fragmento de basura espacial. "Uno de los aspectos clave que estamos intentando comprender es si esta tendencia actual es sostenible", comenta el investigador en un comunicado de prensa.
La tecnología para que un satélite que orbita la Tierra se autodestruya al final de su vida útil reentrando en la Tierra ya existe, y también los protocolos internacionales que establecen buenas prácticas entre las agencias espaciales y empresas del sector para asegurarse de que sus artefactos no generarán basura espacial, pero no son de obligado cumplimento. Y a esto se suman las colisiones que se producen entre piezas de chatarra espacial, que multiplican los fragmentos que vagan por el espacio.
Por ello, a medida que aumenta el número de satélites en la órbita de la Tierra, los desechos espaciales persistentes plantean un problema creciente para el uso a largo plazo del espacio orbital de la Tierra.
La influencia de la actividad solar
La termosfera se contrae y se expande de forma natural cada 11 años en respuesta al ciclo de actividad regular del Sol. Cuando la actividad solar es baja, la Tierra recibe menos radiación y su atmósfera más externa se enfría y se contrae temporalmente antes de volver a expandirse durante el máximo solar.
En la década de los años 90, los científicos se preguntaron si los gases de efecto invernadero influyen en la termosfera. Sus modelos preliminares mostraron que, mientras que los gases atrapan el calor en la baja atmósfera, donde experimentamos el calentamiento global, esos mismos gases irradian calor a altitudes mucho mayores, enfriando efectivamente la termosfera. Con este enfriamiento, predijeron que ésta debería encogerse, reduciendo la densidad atmosférica a grandes altitudes.
En la última década, los científicos han podido medir cómo afectan estos cambios al arrastre de los satélites, lo que ha proporcionado algunas pruebas de que la termosfera se está contrayendo en respuesta a algo más que el ciclo natural de 11 años del sol.
William Parker y sus colegas decidieron utilizar modelos atmosféricos para estimar la cantidad de satélites que pueden mantenerse de manera sostenible en la órbita de la Tierra para el año 2100 bajo diferentes escenarios de emisiones. Es decir, cómo los diferentes niveles de gases de efecto invernadero afectarán a la termosfera y a su capacidad para albergar satélites de forma segura.
"A menudo pensamos sólo en las repercusiones que tiene el cambio climático en la superficie terrestre o en el mar, pero esta investigación demuestra que los impactos llegarán al espacio", asegura Matthew Brown, investigador de la Universidad de Birmingham y coautor del estudio. Como advierte en un comunicado, "ya se está debatiendo cuántos satélites pueden ponerse en el espacio al mismo tiempo, ya que cada vez se lanzan más artefactos a la órbita baja terrestre. Si no se controla esta proliferación, corremos el riesgo de entrar en el llamado síndrome de Kessler, en el que una reacción en cadena de colisiones provoque la inutilización del espacio".