Un algoritmo reciente de "aprendizaje profundo", a pesar de no tener un conocimiento innato de la física solar, podría proporcionar predicciones más precisas de cómo el sol afecta a nuestro planeta que los modelos actuales basados ​​en conocimientos científicos.

Por décadas, la gente ha intentado predecir el impacto del sol en la atmósfera de nuestro planeta. Hasta ahora, Se han utilizado algoritmos basados ​​en la física solar para predecir la densidad cambiante de la atmósfera terrestre.

Pero con tantas variables que afectan las complejas y dinámicas capas de gases alrededor de la Tierra, La inteligencia artificial (IA) podría proporcionar mejoras reales en esta área debido a su capacidad para manejar datos mucho más complejos. con importantes implicaciones para la forma en que volamos misiones en órbita terrestre.

El sol es un verdadero lastre

Las condiciones en el espacio varían según los cambios de humor del sol, conocido como "clima espacial". El sol arroja radiación en una corriente constante, pero a veces también envía ráfagas violentas de partículas de alta energía que pueden golpear directamente nuestro planeta. Estas partículas causan tormentas geomagnéticas, perturbaciones temporales en el campo magnético protector de la Tierra.

La atmósfera de la Tierra también se ve afectada por estos estallidos, a medida que las tormentas geomagnéticas y el aumento de la luz ultravioleta calientan la atmósfera superior, haciendo que se expanda. A medida que sube el aire caliente, su densidad en órbitas de hasta 1000 km aumenta, y los satélites cercanos experimentan más resistencia, o "arrastrar, "provocando que se ralentice y cambie de órbita.

Sin intervención, como encender los propulsores para mantenerlos en alto, los satélites caerían lentamente a la Tierra y se quemarían en la atmósfera. En el control de la misión, rutinariamente estamos elevando la órbita de nuestra flota de exploradores de la Tierra.

La mejora de estas predicciones permitiría a los operadores planificar ciclos más largos y precisos de maniobras de corrección. lo que significa que se necesitarían menos disparos de propulsores, aumentar la cantidad de tiempo que los satélites pueden dedicar a recopilar datos científicos.

Vitalmente nuestro conocimiento de la posición futura de las naves espaciales también aumentaría, para poder predecir con mayor precisión las posibilidades de colisiones en el espacio, ayudándonos a proteger nuestra nave espacial en el entorno actual de desechos espaciales.

Predicciones atmosféricas

Se necesitan dos factores importantes para hacer predicciones atmosféricas:el índice solar y el índice geomagnético. Ambas medidas se toman desde la Tierra, y recopilados en varios lugares del mundo.

El índice solar proviene de lo que se denomina flujo de radio solar de 10,7 cm, la cantidad de luz emitida por el sol con una longitud de onda de 10,7 cm. F10.7, como también se le conoce, es un excelente indicador de la actividad solar, y porque se puede observar en todas las condiciones climáticas, las medidas se pueden tomar todos los días, llueva o haga sol.

El índice geomagnético se utiliza para caracterizar el tamaño de las tormentas en el campo magnético de la Tierra, causado por la actividad del sol. Tales tormentas pueden interrumpir gravemente las redes de energía eléctrica, operaciones de naves espaciales, señales de radio y, por supuesto, la hermosa aurora boreal en los polos.

"Observamos el pasado, pero solo podemos predecir el futuro "dice Pere Ramos Bosch, Ingeniero de dinámica de vuelo en el centro de operaciones ESOC de la ESA.

"Actualmente utilizamos un algoritmo desarrollado hace mucho tiempo, que toma la evolución de los valores de F10.7 e índices geomagnéticos de años anteriores, así como conocimientos de física solar y atmosférica, para hacer predicciones para los próximos 27 días ".

Sin embargo, Las predicciones actuales son, en general, bastante inexactas. Aunque todavía no hemos perdido una misión, nuestra falta de comprensión de cómo cambia la densidad atmosférica es la mayor fuente de error cuando se trata de satélites voladores en órbita terrestre baja, como la misión de viento Aeolus y la serie Sentinel de exploradores de la Tierra.

¿Podría la IA marcar la diferencia?

La ESA está probando ahora un algoritmo completamente diferente que utiliza los mismos datos medidos del sol y la Tierra. pero ignora la física por completo y en su lugar emplea el "aprendizaje profundo". Los equipos esperan que utilice su "Memoria a corto plazo" para reconocer relaciones y patrones complejos que los humanos simplemente no podemos detectar.

"Estamos a punto de empezar a obtener resultados, pero parece que la IA está demostrando hacer el mejor uso de los datos disponibles, "dice David Remili, un becario nacional de Luxemburgo en el Grupo de Innovación de Operaciones e Inteligencia Artificial de la ESA a quien se le ha encomendado la tarea de desarrollar la herramienta de predicción de IA.

"Es un privilegio recibir los recursos para combinar la inteligencia artificial y la astrofísica, y, en última instancia, influir positivamente en la forma en que se realizan las misiones espaciales ".

Hasta ahora, la herramienta de inteligencia artificial parece prometedora, pero mantente atento para descubrir qué algoritmo predice mejor el futuro, y si podemos utilizar estas nuevas capacidades informáticas para comprender mejor las interacciones entre el Sistema Solar y nuestro hogar.

Advertencia solar

La futura misión Lagrange de la ESA vigilará constantemente el sol. El satélite ubicado en el quinto punto de Lagrange, enviará una alerta temprana de la actividad solar potencialmente dañina antes de que afecte a los satélites en órbita o las redes eléctricas en tierra, dando a los operadores tiempo para actuar para proteger la infraestructura vital.