Gráficas de probabilidades de excedencia para (a) L = 4,5, (b) L = 5.0, (c) L = 5,5 y (d) L = 6,5 para cada nivel de exceso de electrones y energía de flujo frente a la energía en (e) L = 4,5, (f) L = 5,0, (g) L = 5,5 y (h) L = 6,5. Préstamo: clima espacial (2023). DOI: 10.1029/2023SW003436
Los electrones “relativistas” de alta energía, los llamados electrones “asesinos”, son la principal fuente de daño por radiación a los satélites, por lo que es crucial comprender sus patrones de actividad. Los estallidos de partículas cargadas y los campos magnéticos del sol pueden interrumpir el campo magnético de la tierra y causar tormentas geomagnéticas. Durante estos eventos, la cantidad de electrones asesinos en el cinturón de radiación exterior puede aumentar en órdenes de magnitud y convertirse en una seria amenaza para el clima espacial.
El Dr. Nigel Meredith de BAS dirigió un equipo internacional que analizó 20 años de datos satelitales de GPS de EE. UU. para determinar niveles de eventos de 1 en 10, 1 en 50 y 1 en 100 años. Un evento de 1 en 100 años es un evento igual o mayor que una vez cada 100 años en promedio. Los resultados de su investigación han sido publicados en la revista clima espacial.
Los operadores de satélites, los fabricantes, las aseguradoras y los gobiernos deben prepararse y mitigar los riesgos que plantean estos electrones. La sociedad confía cada vez más en los satélites para una variedad de aplicaciones, incluidas las comunicaciones, la navegación, la observación de la tierra y la defensa.
En abril de 2022, había 5465 satélites operativos en la órbita terrestre y la mayoría de ellos están expuestos a electrones de energía durante al menos parte de su órbita. En 2021, la economía espacial global generó ingresos de $386 mil millones, un cuatro por ciento más que el año anterior.
El Dr. Nigel Meredith, científico del clima espacial y autor principal del estudio, dice: “Los niveles de eventos de 1 en 100 años informados en este estudio son importantes para la industria y el gobierno. Sirven como puntos de referencia contra los cuales se pueden comparar otros eventos climáticos extremos en el espacio y evaluar el impacto potencial de un evento extremo”.
Estos hallazgos son extremadamente importantes para la industria satelital, ya que los ingenieros y operadores necesitan estimaciones realistas de los flujos de electrones más grandes que se encuentran en la órbita del GPS para prepararse para los efectos de estos eventos extremos y mejorar la resistencia de los futuros satélites. Los hallazgos son vitales para que las aseguradoras satelitales les ayuden a garantizar que los operadores satelitales estén haciendo todo lo posible para reducir el riesgo y evaluar escenarios de desastre realistas.
La diferencia entre un evento de 1 en 10 años y un evento de 1 en 100 años varía con la energía de los electrones y la distancia a la Tierra. Estas diferencias son mayores en las energías más altas más alejadas del planeta, variando de 3 a 10 veces para algunas de las energías más altas de los electrones a más de 35 000 km de la superficie de la Tierra. Tales aumentos significativos podrían plantear riesgos adicionales significativos para los satélites que operan en esta región.
Al igual que el clima en nuestro planeta, el clima espacial puede variar mucho en minutos, días, estaciones y el ciclo solar de 11 años. Los investigadores descubrieron que la mayoría de estos electrones asesinos ocurrieron durante las fases descendentes del ciclo solar (se observaron dos veces en el período de 20 años que estudiaron), pero el evento más grande ocurrió en otro lugar, lo que demuestra que los eventos extremos pueden ocurrir en cualquier momento.
El profesor Richard Horne, FRS, de BAS y coautor del estudio, dice: “El sector espacial es parte de nuestra Infraestructura Crítica Nacional. Esta investigación nos ayudará a evaluar la resistencia de los satélites a los eventos climáticos espaciales severos”.
En 2011, el clima espacial severo se agregó al Registro Nacional de Riesgos Civiles del Reino Unido. El impacto del clima espacial en los satélites puede variar desde interrupciones temporales del servicio hasta la pérdida total de capacidad. En 2003, una fuerte tormenta provocó anomalías en 47 satélites, más de 10 quedaron fuera de servicio durante más de un día y uno resultó completamente dañado.
Proporcionado por el British Antarctic Survey