La ahora desaparecida estación espacial china Tiangong-1 está en ruta para estrellarse contra la Tierra, completando su "fase de reentrada atmosférica". Si bien los expertos han sabido que esto sucedería durante más de un año, ha habido una gran incertidumbre sobre el momento exacto. A medida que la altitud orbital de la estación ha disminuido, sin embargo, esta incertidumbre se ha ido reduciendo gradualmente y ahora es posible determinar que se desorbitará en unos pocos días.

La mayor parte de la estación de 8,5 toneladas se quemará y se desintegrará a medida que atraviesa la atmósfera. aunque algunos escombros pueden golpear la Tierra. Y aunque tenemos la capacidad de controlar con precisión una nave espacial como Rosetta, que orbitaba a unos pocos kilómetros del cometa 67P mientras estaba a 405 m de la Tierra y viajaba a 55, 000 km por hora:en realidad, no podemos predecir la hora y el lugar del impacto potencial de Tiangong-1 en la Tierra, a pesar de estar solo 200km por encima de nosotros.

Pero, ¿por qué es tan difícil? ¿Nos ayudará la ciencia algún día a concretar tales predicciones?

Las leyes de Newton nos dicen que los satélites orbitan la Tierra en órbitas perfectamente circulares o elípticas, repitiendo su camino una y otra vez (asumiendo que la gravedad es la única fuerza que actúa sobre ellos). Sin embargo, esto no es cierto en altitudes bajas, decir debajo de 1, 000km, porque entonces el satélite se mueve a través de la atmósfera terrestre. Esto causa "resistencia aerodinámica" (resistencia del aire), una fuerza que se opone a la velocidad del satélite, lo que efectivamente convierte la órbita en una espiral descendente hacia la superficie de la Tierra.

En teoria, podemos calcular el arrastre perfectamente para predecir la trayectoria de un satélite. Esto se puede hacer usando una ecuación que depende de la velocidad del satélite ( v² ), la densidad de la atmósfera ( ρ ), un coeficiente numérico que depende de la forma del satélite y su orientación con respecto al flujo de aire ( C ), y el área del objeto ( A ). Para aquellos que estén interesados, la ecuación es: D =½ × C × ρ × A × v² . Pero no es necesario comprender la ecuación para comprender por qué es tan difícil calcular la resistencia.

La velocidad de la nave espacial es fácil de medir con bastante precisión utilizando observaciones. Sin embargo, los otros parámetros son muy inciertos, lo que dificulta la determinación de la trayectoria de Tiangong-1. Para vehículos como automóviles y aviones, C puede estimarse teóricamente o con dinámica de fluidos computacional y medirse experimentalmente en un túnel de viento. El principal problema aquí es que la forma de Tiangong-1 es compleja, y el objeto está descontrolado y dando vueltas caóticamente, resultando en un cambio constante C .

La otra incógnita es la densidad de la atmósfera, que disminuye con la altitud. Sin embargo, particularmente en altitudes elevadas, esto varía debido a una serie de factores impredecibles, el más importante de los cuales es la actividad solar.

La actividad magnética solar sigue un ciclo de 11 años, lo que da como resultado un aumento y una disminución periódicos de la cantidad de radiación y partículas cargadas emitidas. Estos interactúan con una parte de la atmósfera de la Tierra llamada ionosfera, cambiando su densidad. Un buen indicador de la actividad solar es el número de manchas solares observadas. Pero si bien el ciclo solar se puede monitorear, el nivel de actividad también cambia de manera impredecible, conduciendo a cambios impredecibles en la densidad de la atmósfera.

Otro factor importante es que el satélite se desintegrará y arderá durante las fases finales de reentrada, agregando más incertidumbre a todos los términos de la fórmula de arrastre.

Esto explica por qué es casi imposible predecir un punto (o región) de impacto a lo largo de la trayectoria del satélite. Dicho eso puede hacerse una idea aproximada del área de impacto probable, basado en la inclinación de la órbita de la nave espacial. Sabemos que la órbita de Tiangong-1 solo le permite reingresar entre las latitudes de -43 (norte) y +43 (sur) grados alrededor del ecuador. Como puede ver en el mapa de arriba, esto conduce a una banda extendida de impacto probable, principalmente al sur del ecuador.

Mejoras tecnológicas

Para evitar la acumulación de escombros en órbita alrededor de la Tierra, que pueden representar una amenaza para las naves espaciales y los satélites, Ahora se recomienda que se ordene a los satélites en órbita terrestre baja que vuelvan a entrar en la atmósfera terrestre dentro de los 25 años posteriores a la finalización de la misión.

Por lo tanto, es de creciente importancia poder evitar amenazas a la población y los objetos en la Tierra cuando estas naves espaciales se estrellen. Los modelos y los datos experimentales de la resistencia atmosférica se mejoran continuamente, pero es poco probable que alguna vez alcancen la precisión requerida para permitirnos predecir los puntos de impacto exactos.

En lugar de, los futuros satélites deben diseñarse con la reentrada como una parte crucial de la misión. Reentrada activa y controlada, por ejemplo, mediante el uso de velas de arrastre o propulsores, podría reducir las incertidumbres y garantizar que el satélite se queme completamente en la atmósfera mientras sigue una trayectoria cuidadosamente calculada de antemano.

Los satélites también deben diseñarse y probarse de manera que, durante el reingreso, se fragmentan de la manera deseada y no representan una amenaza para la Tierra. Este concepto, análogo a las deformaciones controladas en los automóviles para proteger a los pasajeros en un accidente, se conoce como "diseño para la desaparición". Esto no es algo que se aplique hoy.

Siempre puede haber mejoras en la seguridad. Pero a pesar de que la reentrada de la nave espacial no está controlada ni es predecible, no debemos preocuparnos por que nos golpee. Las probabilidades de que te golpeen son casi nulas, mientras que las posibilidades de que golpee a alguien son de una de cada tres, 200.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.