La humanidad ha transformado el espacio cercano en una
autopista de satélites. Desde las primeras misiones científicas hasta las
constelaciones de telecomunicaciones de miles de dispositivos, los objetos
artificiales en órbita cumplen funciones tan diversas como conectar teléfonos,
guiar aviones, monitorear el clima o cartografiar bosques. Actualmente, de acuerdo con la NASA, hay unos
15.000 satélites activos alrededor de nuestro planeta, pero dentro en 2030 la
cifra aumentará de modo más que exponencial: la Agencia Espacial Europea, habla
de 100.000 satélites. Así, y, a medida que la órbita baja (LEO, por sus
siglas en inglés) se llena, los ojos de ingenieros y científicos se vuelven
hacia espacios más amplios, incluyendo la región entre la Tierra y la Luna
conocida como espacio cislunar.
Esa región, que abarca hasta cientos de miles de kilómetros
más allá de la órbita terrestre, ha sido considerada como el siguiente paso
lógico para extender infraestructuras satelitales: desde comunicaciones entre
la Tierra y futuras bases lunares hasta estaciones de observación o centros de
datos espaciales que sirvan a misiones humanas. Sin embargo, un estudio
publicado en Research Notes of the AAS, muestra que no es sencillo
mantener satélites estables en esa zona.
Los autores, científicos del Lawrence Livermore National
Laboratory (LLNL) utilizaron dos supercomputadores de enorme potencia (bautizados
como Quartz y Ruby) para simular los movimientos de aproximadamente un millón
de satélites virtuales en distintas posiciones dentro del espacio cislunar. Las
simulaciones fueron tan complejas que, según el laboratorio, emplearon el
equivalente de 1,6 millones de horas de CPU: sin este poder de cálculo, habrían
tardado casi dos siglos en completarse en un ordenador convencional.
Los resultados dejan claro que este territorio no se comporta
como las órbitas bajas cercanas a la Tierra. Mientras que en LEO las
trayectorias de los satélites pueden ser relativamente predecibles y estables,
el espacio entre la Tierra y la Luna está sometido a una constante batalla
gravitatoria. Aquí no solo intervienen la gravedad terrestre y lunar, sino
también la influencia del Sol. Esa interacción hace que los cálculos orbitales
no tengan fórmulas simples que “digan dónde estará un objeto dentro de una
semana”; en su lugar, los modelos deben avanzar en pasos muy pequeños para
simular con precisión las fuerzas que actúan sobre cada objeto.
El resultado fue sorprendente: aunque alrededor de la mitad de
las trayectorias (54 %) se mantuvieron estables durante al menos un año, solo
el 9,7 % de ellas siguieron siendo estables a lo largo de un periodo de seis
años, que fue la duración completa de la simulación. Es decir, menos de uno de
cada diez satélites virtuales habría permanecido en una órbita útil durante un
tiempo prolongado.
Buena parte de la explicación está en la complejidad
gravitatoria. En el espacio entre la Tierra y la Luna, las pequeñas variaciones
en el campo gravitatorio terrestre, por ejemplo, debido a que la Tierra no es
un cuerpo perfectamente esférico, y las variaciones de la gravedad lunar y
solar pueden alterar con el tiempo las trayectorias de los objetos. Esto hace
que muchas órbitas simuladas se vuelvan inestables: algunos satélites virtuales
terminaron acercándose demasiado al planeta o a la Luna, perdiendo altitud, o
incluso quedando en trayectorias que los expulsarían hacia regiones menos
útiles.
Los autores del estudio señalan que aprender qué órbitas
funcionan y cuáles no es tan valioso como saber qué no funciona. Las
simulaciones permiten crear un mapa de trayectorias probables y comprender qué
factores hacen que una órbita dure años en lugar de meses. Este tipo de
análisis es esencial cuando se planifican misiones reales, ya que un satélite
fuera de posición no solo pierde su funcionalidad, sino que también puede
convertirse en un objeto sin control que complique futuras operaciones en el
espacio.
Además, aunque la
probabilidad de supervivencia a largo plazo fue menor del 10 %, ese número
sigue ofreciendo una base para pensar en cómo diseñar sistemas orbitales
cislunares sostenibles. Con algoritmos adecuados de control de trayectoria,
propulsión eficiente, puntos de libración gravitacional bien escogidos o
incluso “estaciones de servicio orbitales”, es posible que se puedan mantener
constelaciones útiles más allá de LEO. La simulación deja abierta la puerta a
futuras investigaciones para optimizar estos sistemas. Una simulación computacional revela cuáles serían las consecuencias: muy pocos sobrevivirían.
La humanidad ha transformado el espacio cercano en una autopista de satélites. Desde las primeras misiones científicas hasta las constelaciones de telecomunicaciones de miles de dispositivos, los objetos artificiales en órbita cumplen funciones tan diversas como conectar teléfonos, guiar aviones, monitorear el clima o cartografiar bosques. Actualmente, de acuerdo con la NASA, hay unos 15.000 satélites activos alrededor de nuestro planeta, pero dentro en 2030 la cifra aumentará de modo más que exponencial: la Agencia Espacial Europea, habla de 100.000 satélites. Así, y, a medida que la órbita baja (LEO, por sus siglas en inglés) se llena, los ojos de ingenieros y científicos se vuelven hacia espacios más amplios, incluyendo la región entre la Tierra y la Luna conocida como espacio cislunar.
Esa región, que abarca hasta cientos de miles de kilómetros más allá de la órbita terrestre, ha sido considerada como el siguiente paso lógico para extender infraestructuras satelitales: desde comunicaciones entre la Tierra y futuras bases lunares hasta estaciones de observación o centros de datos espaciales que sirvan a misiones humanas. Sin embargo, un estudio publicado en Research Notes of the AAS, muestra que no es sencillo mantener satélites estables en esa zona.
Los autores, científicos del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) utilizaron dos supercomputadores de enorme potencia (bautizados como Quartz y Ruby) para simular los movimientos de aproximadamente un millón de satélites virtuales en distintas posiciones dentro del espacio cislunar. Las simulaciones fueron tan complejas que, según el laboratorio, emplearon el equivalente de 1,6 millones de horas de CPU: sin este poder de cálculo, habrían tardado casi dos siglos en completarse en un ordenador convencional.
Los resultados dejan claro que este territorio no se comporta como las órbitas bajas cercanas a la Tierra. Mientras que en LEO las trayectorias de los satélites pueden ser relativamente predecibles y estables, el espacio entre la Tierra y la Luna está sometido a una constante batalla gravitatoria. Aquí no solo intervienen la gravedad terrestre y lunar, sino también la influencia del Sol. Esa interacción hace que los cálculos orbitales no tengan fórmulas simples que “digan dónde estará un objeto dentro de una semana”; en su lugar, los modelos deben avanzar en pasos muy pequeños para simular con precisión las fuerzas que actúan sobre cada objeto.
El resultado fue sorprendente: aunque alrededor de la mitad de las trayectorias (54 %) se mantuvieron estables durante al menos un año, solo el 9,7 % de ellas siguieron siendo estables a lo largo de un periodo de seis años, que fue la duración completa de la simulación. Es decir, menos de uno de cada diez satélites virtuales habría permanecido en una órbita útil durante un tiempo prolongado.
Buena parte de la explicación está en la complejidad gravitatoria. En el espacio entre la Tierra y la Luna, las pequeñas variaciones en el campo gravitatorio terrestre, por ejemplo, debido a que la Tierra no es un cuerpo perfectamente esférico, y las variaciones de la gravedad lunar y solar pueden alterar con el tiempo las trayectorias de los objetos. Esto hace que muchas órbitas simuladas se vuelvan inestables: algunos satélites virtuales terminaron acercándose demasiado al planeta o a la Luna, perdiendo altitud, o incluso quedando en trayectorias que los expulsarían hacia regiones menos útiles.
Los autores del estudio señalan que aprender qué órbitas funcionan y cuáles no es tan valioso como saber qué no funciona. Las simulaciones permiten crear un mapa de trayectorias probables y comprender qué factores hacen que una órbita dure años en lugar de meses. Este tipo de análisis es esencial cuando se planifican misiones reales, ya que un satélite fuera de posición no solo pierde su funcionalidad, sino que también puede convertirse en un objeto sin control que complique futuras operaciones en el espacio.
Además, aunque la probabilidad de supervivencia a largo plazo fue menor del 10 %, ese número sigue ofreciendo una base para pensar en cómo diseñar sistemas orbitales cislunares sostenibles. Con algoritmos adecuados de control de trayectoria, propulsión eficiente, puntos de libración gravitacional bien escogidos o incluso “estaciones de servicio orbitales”, es posible que se puedan mantener constelaciones útiles más allá de LEO. La simulación dejaabierta la puerta a futuras investigaciones para optimizar estos sistemas. Noticias de Tecnología y Videojuegos en La Razón
