Nuevas simulaciones por supercomputadora demuestran que mantener órbitas estables de satélites entre la Tierra y la Luna es mucho más desafiante de lo que se pensaba anteriormente. De un millón de naves espaciales simuladas, menos del 10% siguió siendo viable durante un período de seis años, lo que pone de relieve importantes obstáculos para ampliar la infraestructura orbital más allá de la órbita terrestre baja (LEO).
El desafío cislunar: más allá de la órbita terrestre baja
El surgimiento de megaconstelaciones como Starlink de SpaceX y Thousand Sails de China ha aumentado rápidamente la cantidad de satélites en LEO. A medida que LEO se acerca a la saturación –con estimaciones que sugieren una capacidad máxima de aproximadamente 100.000 satélites antes de que aumenten los riesgos de colisión– la atención se dirige hacia el espacio cislunar –la región entre la Tierra y la Luna– como la próxima frontera para el despliegue de satélites.
Sin embargo, las órbitas cislunares son inherentemente inestables. A diferencia de LEO, donde las fuerzas gravitacionales son relativamente predecibles, las naves espaciales en esta región son atraídas por la Tierra, la Luna y el Sol en interacciones complejas. La falta de protección magnética de la Tierra también expone a los satélites a la radiación solar desestabilizadora.
Modelado de supercomputadoras: una tarea de 1,6 millones de horas de CPU
Para mapear la estabilidad orbital cislunar, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) utilizaron las supercomputadoras Quartz y Ruby para simular las trayectorias de aproximadamente un millón de objetos. Las simulaciones, que requirieron 1,6 millones de horas de CPU (equivalente a 182 años en una sola computadora), se completaron en sólo tres días.
Los resultados son claros: aproximadamente el 54% de las órbitas simuladas permanecieron estables durante al menos un año, pero sólo el 9,7% sobrevivió al período completo de simulación de seis años. Esto subraya que la estabilidad a largo plazo en el espacio cislunar es significativamente menor de lo previsto anteriormente.
Las imperfecciones de la Tierra: un factor sutil pero crítico
Un hallazgo sorprendente fue el impacto del campo gravitacional desigual de la Tierra. Las simulaciones revelaron que la distribución de la masa de la Tierra no es uniforme; la gravedad varía sutilmente debido a las características geográficas (menor gravedad sobre Canadá, por ejemplo). Esta “burbuja” afecta sutilmente las trayectorias orbitales, añadiendo otra capa de complejidad.
Implicaciones y exploración futura
A pesar de la baja tasa de supervivencia, las simulaciones todavía identifican aproximadamente 97.000 órbitas potencialmente estables en el espacio cislunar. Más importante aún, el conjunto de datos proporciona información invaluable sobre por qué fallan ciertas órbitas, lo que permite a los ingenieros perfeccionar diseños futuros. Según el líder del estudio, Travis Yeager, “aprender qué órbitas no funcionaron es tan valioso como saber cuáles sí”.
El espacio cislunar se convertirá en una región crítica para futuras infraestructuras, incluidas colonias lunares y redes de comunicación ampliadas. Comprender la inestabilidad orbital es el primer paso para hacer viable esta expansión.
