El espacio alrededor de la Tierra se está volviendo positivamente abarrotado, con miles de satélites y fragmentos de basura espacial dando vueltas en la órbita terrestre baja. Arriba, a unos cientos de kilómetros, los vestigios tenues de nuestra atmósfera aún logran frenar a los satélites, disminuyendo su velocidad. Por lo tanto, medir la densidad atmosférica allí es crucial para predecir las trayectorias de los satélites y evitar choques cósmicos.

Resulta que más del 99 por ciento de la atmósfera superior es gas eléctricamente neutro, conocido como termosfera. Esa es la capa entre unos 100 y 1,000 kilómetros de altura. La ionosfera, con su gas ionizado, es menos del 1 por ciento, pero es una presumida porque interfiere con las ondas de radio, lo que la hace fácil de observar. La termosfera, en cambio, es una tímida flor de pared difícil de medir.

Mejores mediciones de la densidad termosférica podrían ayudar tanto a la investigación de la atmósfera superior como a la ingeniería espacial. Así que los investigadores de la Universidad de Kioto decidieron intentarlo. "Este es un estudio multidisciplinario entre la ciencia espacial y la ingeniería espacial", dice el autor correspondiente Mamoru Yamamoto. "Al leer artículos de ambos campos de investigación, nos dimos cuenta de que es necesario un diálogo más profundo entre los investigadores de ambos campos". Porque, claramente, la termosfera no es lo único que necesita cruzar fronteras.

El equipo utilizó datos orbitales públicos de los satélites Starlink y aplicó tomografía, el mismo truco utilizado en imágenes médicas, a la atmósfera superior. Al observar cómo la resistencia atmosférica degradaba lentamente las órbitas, estimaron la densidad termosférica alrededor de aproximadamente 1,200 satélites que vuelan a 482 kilómetros de altura.

Construyendo un mapa atmosférico bidimensional: Usando esas mediciones, prepararon una instantánea bidimensional de latitud-longitud de la densidad termosférica a unos 500 kilómetros. Afirman que es el primer análisis tomográfico de su tipo. Los patrones de densidad coincidieron bien con las observaciones de los satélites SWARM de la Agencia Espacial Europea, que miden los cambios de densidad a lo largo de sus órbitas.

Esto se basa en su trabajo anterior, donde estimaron cómo cambiaba la densidad termosférica con el tiempo y la altitud utilizando información orbital general llamada datos de Two-Line Element (TLE) de Starlink. Ahora han añadido una dimensión horizontal, revelando las peculiaridades geográficas de la termosfera.

Los hallazgos podrían ser una bendición a medida que aumenta el tráfico orbital. Datos más precisos de densidad atmosférica significan mejores predicciones del movimiento de los satélites, lo que podría reducir las colisiones entre satélites y basura espacial. La técnica incluso podría permitir el monitoreo de densidad en tiempo casi real alrededor de los satélites, mejorando los pronósticos del clima espacial y haciendo las operaciones de satélites más seguras y confiables. Porque todos sabemos cuán confiables necesitan ser los satélites, hasta que no lo son.