Las megaconstelaciones de satélites: ¿haremos algo antes de que sea demasiado tarde?

Por Daniel Marín

Hemos tenido que esperar a que se hayan lanzado las primeras decenas de satélites Starlink en mayo y noviembre de este año, para que la opinión pública, al fin, haya comenzado a enterarse de qué va esto de las megaconstelaciones de satélites. Pero, en la mayor parte de los casos, las quejas se centran en la espectacularidad del paso de algunos satélites por el cielo y no en las auténticas consecuencias del problema, que son más graves y mucho más complejas. Veamos algunos puntos para entender el asunto.

Cobertura de la constelación Starlink (Mark Handley).

1- El problema no es solo Starlink

La empresa de Elon Musk quiere lanzar 12 000 satélites Starlink a medio plazo, con posibilidad de aumentar esa enorme cifra a 30 000 —o incluso 42 000 (!!)— durante la próxima década. Sin duda es la megaconstelación más ambiciosa de todas y la que más atención ha recibido, pero no es la única. La constelación europea OneWeb, cuyas unidades ya han comenzado a ser lanzadas, planea poner en órbita baja 900 satélites. Dentro de unos años Amazon quiere poner en servicio la red Kuiper con 3236 satélites, Samsung desea lanzar su propia constelación con 4600 satélites, Boeing quiere lanzar 3000 unidades, la empresa india Astrome Technologies unos 600 satélites… bueno, creo que se entiende la gravedad del asunto. También tenemos a los chinos, que planean poner en servicio varias megaconstelaciones. Recientemente se anunció que la primera megaconstelación china, Hongyan, contará con 864 unidades en órbitas de hasta 1200 kilómetros de altura y 86,5º de inclinación. Centrar la discusión en SpaceX y Elon Musk es de una simpleza enorme si queremos tratar el asunto con un mínimo de seriedad.

Constelación china Hongyan con 864 satélites.

Las futuras megaconstelaciones de satélites (Space News).

2- El problema no es el «tren de satélites»

En los dos lanzamientos con satélites Starlink, con sesenta satélites cada uno, las unidades se pusieron en órbita en bloque. Luego se fueron separando poco a poco, creando un característico «tren de satélites» muy espectacular. Pero el impacto final de las megaconstelaciones será diferente. El tren de satélites tiene una vida muy corta, ya que cada satélite se va separando del resto usando sus motores iónicos hasta alcanzar su órbita definitiva. No, el impacto visual de las megaconstelaciones será muy distinto —y menos espectacular— al del tren, pero más duradero.

El primer tren Starlink (Marco Langbroek via SatTrackBlog).

3- No vamos a ver un juego de luces cegadoras en el cielo, pero tampoco valen los pañitos calientes

SpaceX ya ha declarado que, ante las protestas de la opinión pública, en el próximo lanzamiento incluirá un satélite modificado para reducir su firma óptica. Vamos, que le van a poner pintura más oscura (en realidad, material aislante más oscuro, pero es lo mismo). Por supuesto, bienvenida sea cualquier medida para disminuir la gravedad del problema, aunque esto no es una panacea porque es imposible reducir su brillo de forma dramática (y es una solución que no sirve en el infrarrojo cercano). Los satélites Starlink han resultado ser más brillantes de lo previsto —o al menos eso dice SpaceX, porque no se ha hecho público ningún informe interno o externo sobre las previsiones del impacto visual de los satélites—, pero a medida que algunas unidades alcanzan una órbita más elevada su brillo disminuye. Los satélites Starlink suelen tener una magnitud de entre 4 y 7 (sin tener en cuenta aumentos súbitos de brillo cuando alguna superficie del satélite refleja el Sol hacia el observador), aunque después del lanzamiento han llegado a alcanzar la magnitud 2 fácilmente. Es decir, algunos son visibles a simple vista, mientras que otros quedan fuera del alcance de nuestros sentidos, pero, en cualquier caso, no vamos a ver un juego de luces de discoteca en el cielo nocturno, como algunos se imaginan. El problema es otro.

Un tren Starlink sobre el observatorio de Cerro Tololo (https://twitter.com/akvivas).

4-Entonces, ¿cuál es el problema?

Resumiendo, la pérdida del cielo nocturno para la astronomía y el impacto social y cultural que ello supone. Las megaconstelaciones de satélites de comunicaciones necesitan miles de unidades en órbitas relativamente bajas para cubrir todo el planeta. Si estuvieran en órbitas más altas se necesitarían menos unidades, pero entonces el inexorable límite impuesto por la velocidad de la luz provocaría que el tiempo de latencia de las comunicaciones en banda ancha fuese demasiado alto para las necesidades actuales. Los satélites Starlink estarán situados entre los 350 y los 1200 kilómetros de altura, pero la mayoría de unidades del resto de megaconstelaciones estará más cerca de los mil kilómetros de altura para reducir el número de unidades.

Cuanto más alto esté un satélite, menos brillante será, pero, a cambio, más tiempo permanecerá iluminado por el Sol. Aunque en una zona de la superficie terrestre ya sea de noche, algunos satélites siguen bañados en la luz solar, lo que permite distinguirlos claramente. El problema con las megaconstelaciones es que habrá tantos satélites que siempre habrá centenares o miles de unidades visibles continuamente a casi cualquier hora de la noche y en cualquier momento del año. A pesar de que algunos sean invisibles a simple vista, en todo momento habrá otros que no lo sean. Es importante entender un hecho crucial: no te podrás librar de ellos. Da igual que vayas al desierto del Sáhara o a una isla remota en el medio del Pacífico, siempre tendrás en el cielo miles de satélites visibles sobre tu cabeza. El número exacto dependerá de nuestra posición en la Tierra y la altura e inclinación orbital de los satélites (además de su diseño, claro). Solo los polos se librarán de este problema, por lo menos parcialmente. Esta es una diferencia fundamental de las megaconstelaciones con otros problemas que afectan a la astronomía como son la contaminación lumínica o el tráfico aéreo (en este último caso, vale la pena recordar que los aviones no pueden sobrevolar los observatorios profesionales).

Si quieres ver cuál será la verdadera naturaleza del problema, te invito a ver el siguiente vídeo simulando cómo se verán 12000 satélites Starlink (solo los iluminados) a una latitud de 32º norte en junio (el tamaño de los satélites es, obviamente, exagerado, pero nos permite entender el enorme número de satélites visibles en el cielo):

Gráfico mostrando el número de satélites de Starlink visibles en latitudes de 52º en cada momento, suponiendo 7500 satélites a 340 km de altura, con 75 planos orbitales, cada uno con 100 satélites. Sólo se incluyen los satélites que tengan una altura mayor de 30º sobre el horizonte. El eje horizontal recoge la hora del día y el eje vertical el día del año. Las rayas verde y rojas muestran la salida y la puesta del Sol, respectivamente. El color amarillo corresponde a 40 satélites, el color negro a 0 satélites. Siguiendo esta figura habría una media de 40 satélites iluminados en cualquier momento en las horas alrededor del crepúsculo, y toda la noche en los meses cerca del solsticio de verano (junio y julio). (Cees Bassa vía Ángel López Sánchez).

5- Pero si no los puedo ver a simple vista, da igual, ¿no?

No. Primero, porque no sabemos exactamente cuántos serán visibles a simple vista en un momento dado. Siempre habrá unidades en órbitas más bajas que serán más brillantes —bien a propósito, bien porque su órbita ha decaído por rozamiento con la atmósfera—, mientras que las situadas en órbitas altas estarán iluminadas más tiempo. Tampoco se ha modelado el efecto de los reflejos puntuales provocados por algunas superficies del satélite, como paneles solares o elementos brillantes. ¿Veremos pequeños destellos en el cielo nocturno en todo momento? No lo sabemos.

Pero da igual. El principal impacto tiene que ver con la astronomía. Según el objeto a estudiar, los astrónomos pueden necesitar mucho tiempo para obtener una imagen (hasta horas). Cuanto más larga sea la exposición, más probabilidades hay de que cruce algún satélite el campo de visión. Hoy en día se puede predecir el momento en el que algún satélite va a arruinar nuestra imagen astronómica —salvo que sea un satélite militar—, pero con miles de satélites en el cielo la tarea será mucho más difícil, incluso si disponemos de efemérides fiables. En el caso de que usemos telescopios con campos de visión muy grandes —te miro a ti, LSST—, estamos realmente fastidiados.

Aunque el satélite no se vea a simple vista, será perfectamente visible para un telescopio profesional o amateur. El paso de un único satélite por el campo de visión de un telescopio puede arruinar una imagen o un espectro por completo (o, como mínimo, arruinar su utilidad científica). Y no, no hablamos de estropear la imagen desde el punto de vista estético, por si alguien se piensa que esto va de tomar «fotos bonitas».

Los efectos de un tren Starlink en un conjunto de sensores CCD astronómicos (https://twitter.com/lcjohnso).

6- Aparte de arruinar fotos astronómicas, ¿hay otros problemas?

Sí. Primero, tenemos el de la basura espacial. SpaceX ha anunciado en repetidas ocasiones que los satélites Starlink tendrán una vida relativamente corta y que no permitirán que se queden abandonados en el espacio. El inconveniente es que, aparte de tener que confiar en la palabra de una empresa privada que no está obligada por ley a cumplir ninguna de sus promesas, actualmente solo hay unos tres mil satélites en activo y, desde el Sputnik, se han lanzado menos de nueve mil. En cambio, ahora estamos hablando de multiplicar esa cifra por tres o por cinco. Es decir, en la próxima década vamos a poner en órbita baja muchos más satélites de los que se han lanzado en el último medio siglo. Y la gestión de posibles colisiones será un asunto a tener en cuenta nos guste o no, más que nada porque siempre habrá un porcentaje de satélites que fallen y queden sin control. Y no nos olvidemos de que hay que tener en cuenta otras empresas y organizaciones además de SpaceX.

De hecho, recientemente hemos sido testigos de lo mal que se llevó a cabo la gestión de una posible colisión entre un ejemplar de la constelación Starlink y un satélite de la Agencia Espacial Europea (ESA). A raíz del suceso quedó patente que, por un lado, los protocolos de alerta de colisiones son claramente defectuosos y que, por otro, el gobierno de los EEUU se ha lavado las manos en este asunto, algo constituye una auténtica dejación de funciones a favor de una empresa privada que, insistimos, no tiene obligación alguna de cumplir sus promesas, más que nada porque prácticamente no hay legislación internacional al respecto.

Otro problema asociado a las megaconstelaciones del que no se suele hablar es el brutal impacto en la radioastronomía. Si la astronomía visual se verá afectada, la práctica de la radioastronomía será imposible de facto en varios rangos de frecuencias. Sin embargo, si al público en general el efecto en la astronomía visual ya le importa poco, me temo que el que pueda causar en la radioastronomía le importará aún menos. Por último, no podemos olvidarnos del impacto cultural que supone llenar el cielo con luces sin regulación alguna. Un par de cifras para que recapacitemos: actualmente son visibles a simple vista unas seis mil o siete estrellas a simple vista (el número exacto depende de la latitud a la que te encuentres: si estás en el ecuador es posible ver hasta unas nueve mil estrellas). Pero esto solo es en sitios con un cielo muy oscuro que permiten ver objetos hasta la magnitud 6,5 (el límite del ojo humano). Si hay algo de contaminación lumínica, lo más habitual, veremos unas 2000 estrellas o menos. Las megaconstelaciones amenazan con hacer realidad un futuro distópico en el que habrá tantos satélites visibles como estrellas. O incluso más.

Los 60 Starlink v1.0 antes del lanzamiento (SpaceX).

7- ¿Qué se puede hacer?

De entrada, poner en marcha protocolos y leyes internacionales para que regulen las megaconstelaciones de tal forma que se tengan en cuenta los siguientes puntos:

• Centralizar y optimizar la comunicación entre empresas, gobiernos y organismos de tal modo que se pueda gestionar mejor el riesgo de colisión entre satélites (sin duda, los militares estadounidenses del USSTRATCOM y de otras potencias espaciales deberían ceder información sobre sus efemérides de forma más efectiva).
• Limitar el impacto visual de los satélites, imponiendo por ley un brillo máximo en función de la altura de la órbita y obligando, si es necesario, al uso de determinados materiales que reduzcan la firma óptica de los satélites.
• Obligar a las empresas o gobiernos responsables a que cada satélite tenga una probabilidad de fallo mínima aceptable (uso de sistemas redundantes) y que la altura de las órbitas sea lo más baja posible (para permitir que reentren en la atmósfera cuanto antes en caso de fallo). Si las órbitas son muy altas, los satélites podrán permanecer décadas en órbita sin control.
• Regular fuertemente las frecuencias y el ruido en radio de los satélites para minimizar el impacto en las observaciones radioastronómicas.
• Imponer multas y sanciones severas a aquellos actores que no cumplan estas normas.
• Que los gobiernos y empresas involucrados destinen parte de los beneficios de las megaconstelaciones a investigar soluciones efectivas y reales para controlar y eliminar la basura espacial.

Por supuesto, se podrían poner en práctica más medidas, pero estas no estarían nada mal como aperitivo.

Un Ariane 62 lanzando 34 satélites de la constelación OneWeb (ESA).

8- La verdadera raíz del problema: la falta de previsión y acción a nivel internacional

El verdadero meollo de cuestión es que los gobiernos y los organismos internacionales han hecho oídos sordos al problema. Solo ahora que se han lazado las primeras unidades Starlink vemos algunas tímidas iniciativas de regular el asunto. Pero es que no hace falta que nos metamos en el espinoso tema de las regulaciones; es que ni siquiera existen estudios serios sobre el posible impacto visual y social de las megaconstelaciones de satélites, a pesar de que hace más de un lustro que sabemos que estas constelaciones iban a ser una realidad. El motivo es que la mayor parte de seguimientos de satélites en órbita baja se ha hecho tradicionalmente mediante radar. Las observaciones ópticas profesionales y sistemáticas para analizar el brillo de satélites en órbita baja es un campo de estudio limitado y, fuera del ámbito militar, relativamente nuevo.

Y, sin estudios serios de impacto, difícilmente vamos a regular nada. La falta de acción y previsión de organismos específicos como la UAI (Unión Astronómica Internacional) ha sido chocante, cuando no directamente vergonzosa. Hemos tenido que esperar a junio de este año, una vez que los primeros Starlink ya estaban en el espacio, para que la UAI publicase un comunicado —no un informe o un estudio serio, no, ¡un comunicado!— diciendo algo así como que, bueno, la cosa está mal y tal, pero a ver si entre todos tenemos un poco de cuidado y que tengan un buen día. Invito a los lectores a comparar el tono del comunicado anterior con el que dedicó esta organización al equipo de la New Horizons cuando cometió el terrible pecado mortal de bautizar sin permiso el objeto 2014 MU69 como Ultima Thule. Se ve que para la astronomía profesional vigilar qué nombres se ponen a lejanos objetos menores del sistema solar es una prioridad frente a la potencial pérdida del cielo nocturno. Y eso sin contar declaraciones asombrosas —por su irresponsabilidad y cobardía— como la primera que dedicaron al asunto los encargados del futuro telescopio LSST, uno de los principales afectados por el problema, prácticamente diciendo que el tema no va con ellos y que aquí no pasa nada. Literalmente, llegaron a declarar que la constelación Starlink era una simple «molestia».

Satélites Starlink (SpaceX).

Afortunadamente, alguien debió recibir un tirón de orejas y, en unas pocas semanas, el LSST dio un giro de 180º, publicando otro comunicado en el que reconocían que, después de todo, el asunto sí que es realmente grave y que les afecta de lleno. Al fin y al cabo, un estudio preliminar del propio LSST señala que prácticamente todas las imágenes del telescopio tomadas dos horas antes del amanecer o dos horas después de la puesta de Sol tendrán al menos el rastro de un satélite cruzando la imagen (y eso teniendo en cuenta solamente los 12 000 satélites iniciales de Starlink), por lo que en meses de verano hasta el 40% del tiempo de observación del telescopio se verá afectado (!). No está nada mal para ser una simple molestia. Afortunadamente, otros comunicados de organizaciones astronómicas han tomado últimamente un tono más contundente (como este). Más vale tarde que nunca.

No puede ser que, no ya cualquier gobierno, sino cualquier empresa privada haga lo que quiera con la órbita baja, un recurso que pertenece a toda la humanidad y a nuestros descendientes. ¿De verdad queremos un futuro así? Actuemos antes de que sea demasiado tarde. Solo espero que todos aquellos que reniegan de las regulaciones y a los que ahora les parece fantástica la megaconstelación Starlink simplemente por que es obra de su ídolo Elon Musk —domador de cohetes y profeta entre profetas— sean coherentes con su forma de pensar y, cuando China haga exactamente lo mismo sin pedir permiso a nadie, también manifiesten públicamente su total acuerdo, admiración y adhesión a las políticas espaciales del gobierno de la República Popular China. Bueno, en realidad creo que esperaré sentado. La coherencia no es un bien que se cotice al alza en estos tiempos.

Los primeros sesenta satélites Starlink Block 0.9 en órbita antes de separarse del la segunda etapa (SpaceX).

Fuente:  danielmarin.naukas.com