Los diminutos desechos espaciales de la naturaleza

Los científicos monitorean diminutos, pero peligrosos, meteoroides que pululan alrededor de nuestro planeta gracias a un radar experimental del Centro Marshall para Vuelos Espaciales.

16 de Febrero, 2001 -- Nuestro planeta está rodeado por un enjambre de invasores extraterrestres que viajan a través del espacio más rápidos que una bala. Los radares terrestres convencionales rara vez los pueden detectar.

¿Está la tierra en peligro? ¿Es hora de dirigirnos a un refugio comunitario contra tormentas?

Esta vez no, dicen los científicos. Los intrusos son simples meteoroides, partículas de polvo omnipresentes, provenientes de cometas y asteroides. Los meteoroides no presentan ningún peligro para los terrícolas aunque ocasionan dolores de cabeza a los operadores de satélites.

La mayoría de los meteoroides son diminutos -- los típicos granos miden apenas unas cuantas décimas de milímetro y pesan menos de 10^-4 gramos. Sin embargo, los meteoroides se agrupan con vigorosa fuerza mientras vuelan alrededor de la Tierra a velocidades que oscilan entre ~10 y 70 km/s. Una partícula de polvo de 10^-4 gramos viajando a 30 km/s lleva la misma energía que un rayo cósmico de muy alta energía, ~3 x 10²⁰ electronvolts. Las colisiones con polvo espacial altamente veloz pueden electrificar los satélites, perturbando el software y provocando procedimientos de control erróneos.

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"No mucho", dice Rob Suggs, director del equipo Ambientes Espaciales de la Dirección de Ingeniería del Centro Marshall para Vuelos Espaciales. Existen tantos meteoroides que es imposible evitarlos completamente. Cuando los operadores saben cuándo la Tierra va a entrar en un enjambre de meteoroides muy denso, pueden orientar a la tripulación para minimizar los componentes afectados o sensibles a las partículas entrantes. "Ellos también pueden apagar las fuentes de energía de alto voltaje y evitarse maniobras de masiado complejas", añade Suggs. "Esto es lo que recomendamos a los operadores de satélites cuando les damos nuestras predicciones sobre meteoritos".

Las lluvias de meteoros recurrentes de periodo anual, como Las Leónidas y la de la constelación de Perseo son predecibles. Pero ¿qué sucede cuando la Tierra pasa por una lluvia de polvo que no figura en el mapa? Existen muchos ejemplos, en años recientes, de ráfagas de meteoros que tomaron por sorpresa a los observadores del cielo y a los operadores de satélites.

Para proporcionar un sistema de alarma que alerte de estos acontecimientos, Rob Suggs y sus colegas Bill Cooke y Jeff Anderson han construido un "radar de dispersión adelantada" - aún está en fase experimental- en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales en Huntsville, Alabama. El radar monitorea la actividad meteoroide cercana a la Tierra durante las 24 horas.

"Nuestro sistema es muy sencillo", dice Suggs. "Usamos una antena 'Yagi' de 6 elementos y un recibidor de onda corta controlado por computadora para escuchar señales de 67 MHz provenientes de estaciones lejanas de TV (Canal 4)". Los transmisores se localizan sobre el horizonte y normalmente quedan fuera de alcance. Pero cuando un meteoro pasa por encima, el sistema graba un sonido corto y metálico -- el eco de una señal de TV rebotando en la cola del meteoro. [más información]

El radar registra alrededor de 200 ecos por hora en un día promedio, dice Suggs. La mayoría son pálidos reflejos de colas de meteoros, demasiado oscuros para ser observadas a simple vista. "Somos sensibles a meteoros de una magnitud visual de hasta 7.5", subraya Bill Cooke. "Eso corresponde a meteoroides con masas superiores a los 10^-5 gramos.".

Derecha: Rob Suggs y Bill Cooke capturaron una imagen a baja luz de un meteoro Leónida el 18 de noviembre del 2000, mientras caía encima de Huntsville, AL. El sonido del vídeo contiene un eco de radar de la cola ionizada de un meteoro. [1.5 MB avi]

Hoy en día los satélites son suficientemente fuertes para resistir una lluvia de meteoroides. Sin embargo, "la mayor preocupación es el daño mecánico", explica Jeff Anderson. "El 'efecto plasma' es más importante".

Cuando un meteoroide golpea un satélite, puede elevar la temperatura el sitio del impacto (un área 3 o 5 veces más grande que el meteroide) a miles de grados Kelvin -- parecida a a temperatura de la superficie del Sol. Generalmente el meteoroide entero se vaporiza junto con un pedacito de la nave.

"Dicho impacto forma una nube de plasma de electrones e iones", añade Anderson. "Esta nubes son pequeñas al principio, pero rápidamente se propagan varios metros a través de la superficie de la nave. Los electrones, que son ligeros y móviles, se escapan de los iones más pesados en la nube en expansión -- lo que crea una separación de carga eléctrica". Los campos eléctricos que se forman entre las áreas cargadas positivamente y las áreas cargadas negativamente dentro de la nube inducen corrientes eléctricas en el cuerpo de la nave.

"En 1993, un meteoroide de la constelación de Perseo golpeó un panel solar en el satélite europeo de comunicaciones Olympus" recuerda Cooke. "El director del proyecto [para ese satélite] cree que el golpe desencadenó una pulsación que envió señales falsas al sistema de control. El satélite pasó a una frecuencia automática equivocada y se perdió el control de la nave durante un rato. Para recuperar el control tuvieron que usar todo el propulsor que quedaba y, ese fue el fin de esa misión".

Los veleros y escudos solares para los telescopios en órbita son también vulnerables al polvo espacial. "Entre más grande seas, más probabilidades tienes de algo se estrelle contra tí", subraya Cooke. Las probabilidades de que algo se estrelle contra los veleros solares son muy altas, debido a sus grandes superficies.

En el interior del sistema solar, donde la población de metereoides es más grande, los veleros perderán de 1 a 2 por ciento de su área total cada diez años debido a las lluvias de metereoides."Es importante construir los veleros con materiales que no se dañen fácilamente", dice Cooke. "De lo contrario los metereoides puede ocasionar grandes problemas a esas naves".

Rastrear el polvo espacial, extendido en el interior del sistema solar, representa un trabajo enorme. El radar en Huntsville puede detectar únicamente meteoroides que chocan contra la atmósfera de la Tierra en el sureste estadounidense. Suggs subraya que una red mundial de radares de "dispersión adelantada" nos daría una idea global del emjambre de meteroides cercano a la Tierra. Mientras nuestro planeta se abre camino a traves del polvo espacial, los científicos podrían utilizar la red para obtener muestras de la población de los meteroides alrededor de toda la órbita terrestre.

Arriba: Un meteoroide interplanetario de 10 micrones de diámetro. [más]

La instalaciones del Centro Marshall, que Suggs dice están "trabajando perfectamente", cuestan menos de $500 (además de una computadora personal para controlar el recibidor y analizar los ecos en tiempo real). Pero globalizar el proyecto podría no ser tan fácil. "Ahora nuestro reto es descubrir un sistema de calibración que funcione en cualquier lugar, independientemente del número de transmisores que se encuentran cerca y de cómo estén distribuidos. Estamos apenas empezando y aún tenemos mucho trabajo por hacer".

Para saber más sobre el radar de meteoros del Grupo Ambientes Espaciales, y para escuchar algunos ecos por favor visite la página del Meteoro Radar de SpaceWeather.com. 

Nota del Editor: El radar no es el único medio para detectar meteoroides (aunque es el mejor medio para detectar los más pequeños). En lugares con cielos oscuros, los observadores usualmente pueden detectar 2 o 3 meteoros esporádicos cada hora. Usted también puede observar el enjambre de meteoroides del sistema solar brillando en el cielo durante la noche por el reflejo de la luz solar. Los observadores del cielo pueden llamar a dichos resplandores Luz Zodiacal y "Gegenschein". --Tony Phillips

Polvo de cometa y metereoides -- aprenda más sobre los diminutos desechos espaciales de la naturaleza a través del sitio de JPL's STARDUST.

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