El aumento de CO2 en la atmósfera terrestre dará como resultado una disminución a largo plazo de la densidad del aire en altitudes elevadas, según una nueva investigación del British Antarctic Survey. Esa menor densidad reducirá la resistencia de los objetos que orbitan en la atmósfera superior, entre 90 y 500 km de altitud, lo que extenderá la vida útil de los desechos espaciales y elevará el riesgo de colisiones entre los desechos y los satélites. A medida que la sociedad se vuelve cada vez más dependiente de los satélites para los sistemas de navegación, las comunicaciones móviles y el monitoreo de la Tierra, las colisiones podrían causar problemas importantes si los satélites, que cuestan miles de millones de dólares, resultan dañados.
El estudio, publicado en la revista Geophysical Research Letters, presenta la primera proyección realista del cambio climático en la atmósfera superior para los próximos 50 años. Aunque muchos estudios han investigado los cambios que tendrán lugar en la atmósfera baja y media, la investigación en escenarios de mayor altitud es mucho más limitada. En marzo de 2021 había unos 5.000 satélites activos y desaparecidos en órbita terrestre baja (hasta 2.000 km de altitud) y este número había aumentado un 50 % en los dos años anteriores. Hay varias compañías que planean agregar miles más en la próxima década. Una vez dados de baja, los satélites continúan en órbita pero se ralentizan gradualmente debido a la resistencia atmosférica, reduciendo su altitud orbital hasta que se queman en la atmósfera inferior. Las pautas actuales establecidas por el Comité de Coordinación Interagencial de Desechos Espaciales aconsejan que los operadores de satélites se aseguren de que los satélites dados de baja salgan de órbita dentro de los 25 años, pero la reducción de la densidad atmosférica introducirá errores en la planificación y los cálculos, exponen los autores en un comunicado.
En contraste con la atmósfera inferior, la atmósfera media y superior se ha estado enfriando. Esto conduce a una disminución de la densidad con implicaciones prácticas para el arrastre de objetos como satélites abandonados y desechos relacionados con misiones espaciales en esas altitudes. Con una resistencia aerodinámica reducida, la vida útil de estos objetos se prolonga, los objetos permanecen en órbita durante más tiempo y existe un mayor riesgo de colisión con satélites activos, así como con otros desechos espaciales.
Ingrid Cnossen, investigadora independiente del NERC (Natural Environment Research Council) en el British Antarctic Survey, usó un modelo global de toda la atmósfera hasta 500 km. de altitud para simular cambios en la atmósfera superior hasta 2070. Comparó sus proyecciones con los últimos 50 años de datos y descubrió que incluso en un escenario de emisiones futuras moderadas, el enfriamiento promedio previsto y la disminución de la densidad de la atmósfera superior es aproximadamente el doble de fuerte que se ha visto en el pasado. «Los cambios que vimos entre el clima en la atmósfera superior durante los últimos 50 años y nuestras predicciones para los próximos 50 son el resultado de las emisiones de CO2.
Es cada vez más importante comprender y predecir cómo afectará el cambio climático a estas regiones, en particular para la industria satelital y los legisladores que están involucrados en el establecimiento de estándares para esa industria», dice Cnossen. «Los desechos espaciales se están convirtiendo en un problema de rápido crecimiento para los operadores de satélites debido al riesgo de colisiones, que la disminución a largo plazo de la densidad de la atmósfera superior está empeorando aún más. Espero que este trabajo ayude a guiar las acciones apropiadas para controlar el problema de la contaminación espacial y garantizar que la atmósfera superior siga siendo un recurso utilizable en el futuro». Según la Agencia Espacial Europea, hay más de 30.000 fragmentos rastreables de escombros en órbita terrestre baja de más de 10 cm de diámetro y 1 millón de objetos de escombros de más de 1 cm. También se espera que cambie la ionosfera, la parte cargada de la atmósfera superior, en parte como resultado del aumento de las concentraciones de CO2, pero también debido a los cambios en el campo magnético de la Tierra.
Comprender la distribución de electrones en la ionosfera es importante para corregir los errores que introducen en las mediciones del nivel del mar basadas en satélites que se utilizan para la vigilancia del clima. Se espera que los mayores cambios en el conteo de electrones se produzcan en América del Sur, el sur del Océano Atlántico y el oeste de África. El estudio recomienda que más estudios monitoreen estos cambios y construyan una imagen para controlar los efectos en las aplicaciones de datos satelitales.