La carrera por ocupar el espacio cercano a la Tierra está entrando en una fase en la que la pregunta ya no es únicamente cuántos satélites pueden lanzarse, sino cuántos puede soportar una determinada región orbital sin que el sistema termine generando más basura de la que es capaz de eliminar.

Esa es la principal advertencia de un análisis del investigador Hugh Lewis, de la Universidad de Birmingham, difundido como prepublicación en arXiv. El trabajo plantea que las grandes constelaciones de satélites pueden alcanzar un umbral crítico de estabilidad. Una vez superado, el número de colisiones y fragmentos puede comenzar a crecer por sí mismo, desencadenando una reacción en cadena conocida, en términos generales, como síndrome de Kessler.

La conclusión es especialmente relevante en un momento de expansión acelerada de las constelaciones comerciales. Cerca de 30.000 satélites han sido lanzados históricamente a la órbita terrestre y los proyectos registrados o planteados ante distintos reguladores contemplan, según el análisis, cifras que podrían elevar el número total previsto hacia más de un millón de satélites. El problema no es que todos estén juntos en el mismo punto del cielo, naturalmente, sino que determinadas órbitas podrían aproximarse o superar su capacidad de funcionamiento seguro.

Durante años, buena parte de los análisis de seguridad orbital se han concentrado en el riesgo individual: la probabilidad de que un satélite concreto choque con otro objeto y la capacidad de maniobrar para evitarlo. Ese enfoque tiene una limitación evidente cuando se pasa de decenas a miles o incluso decenas de miles de aparatos.

Una constelación funciona como un sistema. Cada nuevo satélite incrementa las posibilidades de encuentros cercanos. Si las órbitas están densamente ocupadas, el número de posibles interacciones crece con rapidez. Y cuando se produce una colisión, el problema deja de limitarse a los dos objetos que han chocado.

Un impacto puede destruir ambos satélites y producir miles de fragmentos. Algunos serán demasiado pequeños para ser seguidos con precisión desde Tierra, pero seguirán desplazándose a velocidades orbitales capaces de perforar o destruir otro vehículo espacial. Ahí comienza el mecanismo que preocupa a Lewis: cada colisión crea nuevos proyectiles y esos proyectiles elevan, a su vez, la probabilidad de futuras colisiones.

La cuestión central del estudio consiste en determinar si existe un equilibrio. Es decir, si los fragmentos generados por accidentes y otros eventos abandonan la órbita con suficiente rapidez como para compensar la basura nueva que se produce. Si la respuesta es afirmativa, el sistema puede seguir siendo estable. Si no lo es, se cruza un punto crítico.

El límite máximo seguro: cuándo una órbita deja de poder absorber más objetos

No se trata de una cifra universal del tipo "la Tierra puede soportar exactamente X satélites". Cada región orbital tiene condiciones diferentes: altura, inclinación, concentración de tráfico, velocidad relativa de los objetos, tiempo que tarda la basura en reentrar en la atmósfera y capacidad de los satélites para realizar maniobras evasivas.

Por eso, una determinada constelación puede ser estable con miles de satélites mientras otra, mucho más pequeña, puede convertirse en problemática debido a la manera en que distribuye sus aparatos.

Lewis desarrolló un modelo matemático para analizar el paso de satélites y fragmentos por determinadas regiones del espacio. El cálculo incorpora factores como la frecuencia de los encuentros, la capacidad de los satélites para evitar colisiones y el tiempo que tardan en abandonar la órbita al final de su vida útil. El modelo fue aplicado a 16 constelaciones, tanto existentes como proyectadas.

Según el análisis, seis de las constelaciones estudiadas superaban el umbral a partir del cual la generación de residuos podía crecer sin control. Otras tres se encontraban en una zona de inestabilidad, donde la basura tendería a acumularse aunque el sistema no hubiera alcanzado todavía una reacción plenamente desbocada.

El principio que muestra la dinámica de propagación de un fenómeno no equivale aquí a una ecuación de colisiones espaciales, pero sirve para entender una idea física esencial: en órbita, las enormes velocidades convierten incluso objetos pequeños en amenazas capaces de transmitir el problema de un objeto a otro. La situación real es todavía más compleja porque intervienen miles de trayectorias, velocidades relativas y cambios constantes en la densidad de objetos.

El síndrome de Kessler, propuesto hace décadas, describía precisamente la posibilidad de una cascada de colisiones. Durante mucho tiempo fue considerado sobre todo un riesgo futuro. La novedad del análisis de Lewis es intentar establecer cuándo una constelación concreta puede aproximarse a esa frontera antes de que los satélites sean lanzados.

No siempre gana la constelación más grande

Uno de los aspectos más interesantes del estudio es que el riesgo no se concentra exclusivamente en las mega-constelaciones.

Una de las flotas analizadas, con apenas unos centenares de satélites, podía entrar en una situación de inestabilidad por la configuración de sus órbitas. En otro caso, el problema estaba relacionado con el pequeño tamaño de los satélites, que limitaba su capacidad para incorporar sistemas de propulsión destinados a evitar colisiones.

Esto altera una de las intuiciones habituales sobre la basura espacial. Más satélites significan generalmente más riesgo, pero el número por sí solo no determina la seguridad. Dos constelaciones con la misma cantidad de aparatos pueden presentar riesgos completamente distintos si operan a diferentes alturas o tienen distintas capacidades de maniobra y eliminación al final de su vida útil.

En las órbitas más bajas, la fricción con la tenue atmósfera puede acabar provocando su reentrada. Pero el proceso puede durar desde poco tiempo hasta años, dependiendo de la altitud y de las características del objeto. Cuanto más tiempo permanece un satélite inactivo, más tiempo sigue ocupando el espacio y expuesto a sufrir un impacto.

El estudio no sostiene que toda constelación numerosa sea automáticamente inviable. Su principal aportación es mostrar que existen modificaciones de diseño capaces de desplazar el sistema hacia una zona más estable. Una de ellas consiste en aumentar el arrastre aerodinámico del satélite para facilitar su salida de la órbita una vez terminado su servicio. Otra es prolongar su vida útil.

Esta última medida tiene una lógica económica y orbital: si un satélite dura más tiempo, la empresa necesita lanzar menos unidades de reemplazo. Menos lanzamientos implican menos objetos que deben atravesar, ocupar y abandonar las mismas regiones del espacio.

También resulta fundamental la capacidad de maniobra. Un satélite que puede detectar una amenaza y modificar su trayectoria dispone de una defensa que un pequeño dispositivo sin propulsión no tiene. El problema es que las decisiones de una empresa pueden afectar al riesgo de todas las demás. Un fragmento generado por la destrucción de un satélite no permanece dentro de los límites de la constelación que lo lanzó. Puede atravesar regiones utilizadas por sistemas de navegación, satélites meteorológicos, misiones científicas y otros operadores comerciales.

La expansión del espacio comercial ha sido más rápida que la construcción de reglas internacionales capaces de gestionar una órbita cada vez más congestionada. Las autoridades pueden exigir determinadas condiciones para el lanzamiento o la eliminación de un satélite, pero el análisis de Lewis apunta a la necesidad de evaluar algo más amplio: el efecto acumulado de toda una constelación sobre el entorno orbital.

Un satélite puede presentar individualmente una probabilidad baja de sufrir una colisión. Sin embargo, una flota de decenas de miles de unidades puede modificar radicalmente el cálculo global. La suma de miles de riesgos pequeños no es necesariamente un riesgo pequeño cuando los objetos comparten el mismo entorno durante años.

El modelo propuesto permite, precisamente, identificar constelaciones que podrían aproximarse a un comportamiento inestable antes de autorizar o completar su despliegue. @mundiario