Los
vínculos entre el clima espacial y los posicionadores satelitales
Definitivamente el Clima Espacial se asocia con "tormentas" de radiación ionizante y no ionizante. Entre las no ionizantes se encuentran las tormentas geoeléctricas propias de la Tierra. Y en cuanto a las ionizantes las tormentas de radiación del Sol y del Fondo Cósmico.
Entre la estrella Sol y el planeta Tierra
La región entre el Sol y los planetas es conocida como medio interplanetario. Alguna vez se consideró un vacío perfecto, en realidad es una región turbulenta dominada por el viento solar, que fluye a velocidades entre aproximadamente 250 a 1000 km por segundo (de 1 000 000 a 3 200 000 km h). Otras características del viento solar (densidad, composición y la fuerza del campo magnético, entre otras) varían de acuerdo a las condiciones cambiantes del Sol. El efecto del viento solar se ve en las colas de los cometas que siempre apuntan alejándose del Sol.
El viento solar fluye alrededor de obstáculos tales como planetas, pero estos planetas con sus propios campos magnéticos responden de una manera específica. El campo magnético de la Tierra es muy similar al patrón que forman las limaduras de hierro alrededor de un imán de barra. Bajo la influencia del viento solar, las líneas de estos campos magnéticos se comprimen en la dirección del Sol y se estiran hacia la dirección del viento. Así se crea la magnetosfera, compleja cavidad alrededor de la Tierra en forma de gota. Los cinturones de radiación de Van Allen se encuentran en esta cavidad, así como la ionosfera, capa de la atmósfera alta donde se lleva a cabo la foto-ionización por los rayos x solares y la radiación ultravioleta extrema creando electrones libres.
El campo magnético de la Tierra es sensible al viento solar, su velocidad, densidad y su campo magnético. Debido a que el viento solar varía con escalas de tiempo pequeñas, a veces en sólo segundos, la interfase que separa el espacio interplanetario de la magnetosfera es muy dinámica. Normalmente a esta interfase se le llama la magnetopausa y se encuentra a una distancia equivalente a más o menos el radio de la Tierra en la dirección al Sol. Sin embargo, durante los episodios de gran velocidad o densidad de viento solar, la magnetopausa puede ser empujada hacia adentro hasta medir casi 6,6 radios de la Tierra (36 500 km: altitud de los satélites geosincrónicos). A medida que la magnetosfera extrae energía del viento solar, los procesos internos producen las tormentas geomagnéticas.
Sistemas Afectados
Comunicaciones
Muchos sistemas de comunicaciones utilizan la ionosfera para transmitir señales de radio a grandes distancias. Las tormentas ionosféricas pueden afectar las comunicaciones de radio en todas las latitudes. Algunas frecuencias de radio son absorbidas y otras son reflejadas, lo que produce señales que fluctúan con rapidez y que siguen rutas de propagación inesperadas. Las estaciones comerciales de televisión y radio se afectan poco con la actividad solar pero las comunicaciones aero-terrestres, barco-puerto, las estaciones de radio de onda corta y algunas frecuencias de radio aficionados se ven afectadas frecuentemente. Los operadores de radio que utilizan frecuencias altas confían en las alertas de actividad solar y geomagnética para poder mantener los circuitos de comunicación funcionando.
Algunos sistemas militares de detección o sistemas de aviso temprano también se ven afectados por la actividad solar. Las señales del Radar-Sobre-el-Horizonte rebotan en la ionosfera para facilitar el rastreo del despegue de naves y mísiles desde grandes distancias. Durante las tormentas geomagnéticas, este sistema podría ser muy afectado debido a desórdenes radiales. Algunos sistemas de detección de submarinos utilizan las "firmas" magnéticas de los submarinos como una de las entradas de sus esquemas de localización. Las tormentas geomagnéticas distorsionan estas señales.
Rutinariamente, la Administración Federal de Aviación de EEUU recibe alertas de explosiones solares en los sistemas de radio de manera que puedan reconocer los problemas de comunicaciones y evitar gastos de mantenimiento innecesarios. Cuando un avión y una estación en tierra están alineados con el Sol, pueden ocurrir congestionamientos en las frecuencias de los sistemas de radios. Esto puede ocurrir también cuando la estación terrestre, el satélite y el Sol están alineados.
Sistemas de Navegación
Los sistemas tales como LORAN y OMEGA son afectados cuando la actividad solar interrumpe la propagación de sus señales. El sistema OMEGA consta de ocho transponders localizados a través del mundo. Los aviones y los barcos utilizan señales de frecuencias muy bajas desde estos transmisores para determinar sus posiciones.
Durante los eventos solares y las tormentas geomagnéticas, el sistema puede dar a los navegantes información incorrecta, algunas veces errando por muchos kilómetros. Si se informa a los navegantes de que está ocurriendo un evento de protones o una tormenta geomagnética, ellos pueden cambiarse a un sistema alterno. Las señales de los sistemas de posicionamiento geográfico (GPS, en inglés) también se afectan cuando la actividad solar provoca variaciones repentinas en la densidad de la ionosfera.
Satélites
Las tormentas geomagnéticas y el aumento en la emisión solar ultravioleta calientan la atmósfera alta de la Tierra provocando su expansión. El aire caliente sube y la densidad del aire en la órbita de los satélites que se encuentran hasta casi 1 000 Km se incrementa considerablemente. Esto provoca un aumento en la fricción de los satélites en el espacio haciendo que reduzcan su velocidad y que cambien ligeramente su órbita. Si los satélites en órbitas bajas no son elevados rutinariamente por la acción de motores propios, caerían y se quemarían en la atmósfera de la Tierra.
El "Skylab" es un ejemplo de nave reentrante a la atmósfera de la Tierra antes de tiempo como resultado de más actividad solar de lo normal. Durante la gran tormenta geomagnética de Marzo de 1989, varios satélites de navegación de la Fuerza Naval se sacaron de servicio por casi una semana.
A medida que la tecnología ha permitido que los componentes de las naves sean más pequeños, sus sistemas miniaturizados son más vulnerables a las partículas solares más energéticas. Estas partículas pueden provocar daños físicos a los “microchips” y pueden cambiar los comandos de los programas en las computadoras de los satélites.
Cargas Diferenciales
Otro problema para los operadores de satélites son las cargas diferenciales. Durante las tormentas geomagnéticas, aumenta el número y la energía de los electrones e
iones. Cuando un satélite viaja a través de este ambiente energizado, las partículas cargadas que chocan contra la nave provocan que diferentes partes de ésta tengan cargas eléctricas diferentes. Eventualmente, las descargas eléctricas pueden llegar a los componentes de la nave y causar daño o invalidarlos.
Carga Gruesa. La carga gruesa o profunda ocurre cuando las partículas energéticas, primordialmente electrones, penetran la cubierta externa de un satélite y depositan su carga eléctrica en sus componentes del interior. Si se acumula suficiente carga en uno de sus componentes, puede tratar de neutralizarse descargando los demás componentes. Esta descarga es muy peligrosa para los sistemas electrónicos de los satélites.
Extraído y condensado de la página web del "CENTRO AMBIENTE ESPACIAL", SEC, de la "Administración Nacional Oceánica y Atmosférica",
NOAA.
Fuente: Ing. Luis Botta. Inta
Pergamino
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