¿Qué pasaría si enviáramos un millón de satélites al espacio?

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.