Los científicos alertan: las megaconstelaciones de satélites podrían afectar a la recuperación del agujero de ozono

Cuando los satélites viejos caen a la atmósfera de la Tierra y se queman, dejan pequeñas partículas de óxido de aluminio, que corroen la capa protectora de ozono de la Tierra.

Un nuevo estudio encuentra que estos óxidos se han multiplicado por ocho entre 2016 y 2022 y seguirán acumulándose a medida que aumente el número de satélites en órbita terrestre baja.

Protección de la capa del ozono estratosférico

El Protocolo de Montreal de 1987 reguló con éxito los CFC, que dañan la capa de ozono, para proteger la capa de ozono, reduciendo el agujero de ozono sobre la Antártida y se espera que se recupere en cincuenta años. Pero el crecimiento inesperado de los óxidos de aluminio puede retrasar el éxito del ozono en las próximas décadas.

De los 8.100 objetos en órbita terrestre baja, 6.000 son satélites Starlink lanzados en los últimos años. La demanda de cobertura global de Internet está impulsando un rápido aumento en los lanzamientos de pequeños enjambres de satélites de comunicaciones. SpaceX es líder en esta empresa, tiene permiso para lanzar otros 12.000 satélites Starlink y hasta 42.000 está previsto. Amazon y otras empresas de todo el mundo también están planeando constelaciones que van desde 3.000 a 13.000 satélites, dijeron los autores del estudio.

Los satélites de Internet en órbita terrestre baja tienen una vida corta, de unos cinco años. Luego, las empresas deben lanzar satélites de reemplazo para mantener el servicio de Internet, continuando un ciclo de obsolescencia planificada y contaminación no planificada.

Vídeo y crédito: European Space Agency/German Aerospace Center

Los óxidos de aluminio y el ozono estratosférico

Los óxidos de aluminio provocan reacciones químicas que destruyen el ozono estratosférico, que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta. Los óxidos no reaccionan químicamente con las moléculas de ozono, sino que desencadenan reacciones destructivas entre el ozono y el cloro que agotan la capa de ozono. Debido a que los óxidos de aluminio no son consumidos por estas reacciones químicas, pueden continuar destruyendo molécula tras molécula de ozono durante décadas a medida que descienden a través de la estratosfera.

Sin embargo, se ha prestado poca atención a los contaminantes que se forman cuando los satélites caen a la atmósfera superior y se queman. Los estudios anteriores sobre la contaminación de los satélites se centraron en gran medida en las consecuencias de impulsar un vehículo de lanzamiento al espacio, como la liberación de combustible para cohetes. El nuevo estudio, realizado por un equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la Universidad del Sur de California, es la primera estimación realista del alcance de esta contaminación de larga duración en la atmósfera superior, dijeron los autores.

"Sólo en los últimos años la gente empezó a pensar que esto podría convertirse en un problema", dijo Joseph Wang, investigador de astronáutica de la Universidad del Sur de California y autor correspondiente del nuevo estudio. "Fuimos uno de los primeros equipos en analizar cuáles podrían ser las implicaciones de estos hechos".

El estudio fue publicado en la revista de acceso abierto Geophysical Research Letters de la AGU, que publica informes breves de alto impacto con implicaciones inmediatas que abarcan todas las ciencias de la Tierra y el espacio.

Amenaza durmiente

Debido a que es efectivamente imposible recopilar datos de una nave espacial que se está quemando, estudios anteriores utilizaron análisis de micrometeoroides para estimar la contaminación potencial. Pero los micrometeoroides contienen muy poco aluminio, el metal que constituye entre el 15% y el 40% de la masa de la mayoría de los satélites, por lo que estas estimaciones no se aplicaron bien a los nuevos satélites "enjambre".

Para obtener una imagen más precisa de la contaminación por el reingreso de satélites, los investigadores modelaron la composición química y los enlaces dentro de los materiales de los satélites a medida que interactúan a niveles moleculares y atómicos. Los resultados permitieron a los investigadores comprender cómo cambia el material con diferentes aportaciones de energía.

En 2022, los satélites que reingresaron aumentaron el aluminio en la atmósfera en un 29,5% por encima de los niveles naturales, encontraron los investigadores. El modelo mostró que un satélite típico de 250 kilogramos con un 30% de su masa de aluminio generará alrededor de 30 kilogramos de nanopartículas de óxido de aluminio (de 1 a 100 nanómetros de tamaño) durante su reentrada. La mayoría de estas partículas se crean en la mesosfera, entre 50 y 85 kilómetros sobre la superficie de la Tierra.

Luego, el equipo calculó que, basándose en el tamaño de las partículas, los óxidos de aluminio tardarían hasta 30 años en descender a altitudes estratosféricas, donde se encuentra el 90% del ozono de la Tierra.

Los investigadores estimaron que, cuando las constelaciones de satélites actualmente previstas estén completas, cada año caerán a la Tierra 912 toneladas métricas de aluminio. Esto liberará alrededor de 360 toneladas métricas de óxidos de aluminio por año a la atmósfera, un aumento del 646% con respecto a los niveles naturales.

Referencia

José P. Ferreira, et al, Potential Ozone Depletion From Satellite Demise During Atmospheric Reentry in the Era of Mega-Constellations. Advancing Earth and Space Sciences. https://doi.org/10.1029/2024GL109280