La previsión meteorológica local nos indica si debemos abrigarnos o llevar paraguas. Los informes nacionales y globales nos alertan sobre casos de clima extremo y la necesidad de asistencia en las regiones afectadas. Pero ¿qué pasa con el clima en el espacio? ¿Cómo afectan a nuestra vida diaria fenómenos como el viento solar, que se origina a una distancia de unos 150 millones de kilómetros?
Aurora boreal – fotografía ilustrativa. Crédito de la imagen: Pixabay (Licencia gratuita de Pixabay)
«Los estudios muestran que las tormentas solares pueden causar problemas masivos. La preocupación es que una de gran magnitud destruya los sistemas de energía de los que nuestra sociedad moderna depende tanto», dice Glenn Hussey, investigador principal y director de la Red de Radar Super Dual Auroral (SuperDARN) de Canadá. «Podríamos estar en la oscuridad durante semanas o meses».
Además de afectar las redes eléctricas, la actividad solar como las llamaradas y las eyecciones de masa coronal pueden degradar las tuberías, interrumpir o dañar los satélites, interferir con las señales de navegación y comunicación y poner en peligro los viajes aéreos a gran altitud, lo que hace que predecir y mitigar estos efectos sea fundamental, dice el Dr. Hussey, y agrega que esto es parte del objetivo de SuperDARN: proporcionar conocimientos científicos sobre el clima espacial para ayudar a proteger contra impactos perjudiciales.
SuperDARN Canadá, con sede en el Instituto de Estudios Espaciales y Atmosféricos (ISAS) de la Universidad de Saskatchewan (USask), es la contribución de Canadá al programa SuperDARN, una red global de radares científicos que monitorean las condiciones en el entorno espacial cercano a la Tierra.
Existe un vínculo claro entre “estudiar las interacciones físicas que ocurren en el límite entre la atmósfera y el espacio y comprender los resultados”, dice Daniel Billett, subdirector de SuperDARN Canadá. «Somos físicos ionosféricos que llevamos a cabo investigaciones fundamentales. Operamos los radares y recopilamos los datos. A partir de ahí, colaboramos con personas que utilizan esta información para modelar pronósticos o para mitigar efectos como cortes de energía o interrupciones en las señales satelitales».
Un legado de liderazgo
2025 marca el 30 aniversario del programa SuperDARN, que comenzó oficialmente en 1995 con la firma del acuerdo de los investigadores principales. Dos años antes de ese evento, en 1993, se encendió el primer radar SuperDARN Canadá en Saskatoon, que sirvió como lugar de reunión para los socios originales de SuperDARN: Canadá, Francia y Estados Unidos.
Si bien la red SuperDARN ha crecido significativamente en las últimas tres décadas hasta incluir ahora a 10 países, Canadá ha seguido desempeñando un papel de liderazgo que se basa en la larga historia de investigación atmosférica de USask.
Además, Canadá tiene la mayor masa de tierra bajo el óvalo auroral, lo que lo convierte en un lugar ideal para estudiar las interacciones solar-terrestre, dice el Dr. Hussey, explicando la conexión entre el viento solar y las luces coloridas que experimentamos como auroras.
El viento solar es el resultado del sol que lanza partículas cargadas desde su corona a altas velocidades. El plasma resultante viaja a través del sistema solar, interactuando con planetas y otros cuerpos celestes. Al chocar con la protección natural del campo magnético terrestre, estas partículas se canalizan a lo largo de las líneas del campo magnético hacia las regiones polares. Allí chocan con los gases atmosféricos, lo que da lugar al resplandor de la aurora boreal en el norte y la aurora austral en el sur.
La investigación ionosférica busca comprender “cómo responde la atmósfera de la Tierra al violento bombardeo de partículas cargadas del sol y adónde va toda esa energía”, dice el Dr. Hussey. «Un piloto se referiría al rango que estamos viendo -entre 200 y 300 kilómetros de altura- como espacio. Pero si nos preguntas, lo vemos como parte de nuestra atmósfera. Queremos saber cuál es el clima en el espacio y cómo nos afecta en la Tierra».
Avances tecnológicos hechos en Canadá
De los más de 40 radares SuperDARN en todo el mundo, Canadá opera cinco, ubicados en Saskatchewan, BC, los Territorios del Noroeste y Nunavut.
Los radares SuperDARN emiten ondas de radio de alta frecuencia que se refractan en la atmósfera superior, rebotan en objetivos formados por densos puntos de plasma y regresan a los receptores de radar. También llamados radares sobre el horizonte, pueden viajar largas distancias paralelas a la curvatura de la Tierra.
«Cuando comenzó SuperDARN, todo era analógico. Incluso hoy en día, muchos radares todavía usan tales sistemas», dice el Dr. Billett, y agrega que el paso de SuperDARN Canadá de lo analógico a lo digital se produjo a través de un cambio del hardware antiguo a radios definidas por software (SDR) modernas y procesamiento de señales digitales.
Los avances tecnológicos resultantes conllevan una mejor calidad y confiabilidad de los datos, así como la capacidad de realizar tareas sofisticadas como imágenes de campo de visión completo y operaciones multifrecuencia simultáneas.
«Antes, las señales de las 20 antenas se reducían a sólo dos flujos de datos», afirma el Dr. Hussey. «El nuevo sistema, al que llamamos Borealis, procesa todos los flujos de datos sin procesar de forma independiente. Esta versión muy moderna de SuperDARN fue desarrollada por Kathryn McWilliams.
«Kathryn fue una gran científica y es su legado lo que continuamos», dice el Dr. Hussey sobre su predecesor, un profesor pionero de ingeniería física en USask, quien reemplazó al Dr. Sofko como investigador principal y dirigió SuperDARN Canadá desde 2012 hasta principios de este año.
Dado que fue diseñado pensando en la facilidad de uso, el sistema Borealis facilita la escritura de experimentos y el uso de datos, lo que mejora aún más la accesibilidad para los investigadores, dice el Dr. Hussey. «También tenemos este modo, en el que podemos capturar 16 veces más datos, desde una vez por minuto hasta una vez cada 3,7 segundos. Esto nos hace muy populares: mucha gente quiere acceder a esta información».
Una política de datos abiertos garantiza que los datos de todos los radares del mundo sean compartidos por todos los socios de SuperDARN y estén disponibles para el público, explica. «La combinación de datos de todos estos radares, junto con información de otros tipos de instrumentos que estudian la aurora, nos permite imaginar lo que está sucediendo a nivel mundial».
Del panorama general al impacto local
La naturaleza colaborativa del trabajo en SuperDARN Canadá ilustra una de las principales fortalezas de la Universidad de Saskatchewan, líder canadiense de la red internacional, dice Baljit Singh, vicepresidente de investigación de la universidad. «Somos conocidos por nuestra amplia colaboración internacional y nos centramos en el liderazgo en áreas que abordan importantes desafíos globales, como la seguridad hídrica y alimentaria, el desarrollo de vacunas, la salud pública, la defensa y la sostenibilidad».
La contribución de Canadá a SuperDARN es considerable, con cinco radares que escanean cada uno más de tres millones de kilómetros cuadrados por minuto, las 24 horas del día, los 365 días del año. Esta vigilancia continua no sólo ofrece información granular sobre cómo las fuerzas electromagnéticas en el espacio afectan a la Tierra, sino que también conlleva importantes implicaciones para la defensa y la seguridad en el Ártico.
Los radares desempeñan un papel clave en el seguimiento de las firmas de las aeronaves. Sin embargo, en las regiones polares, la meteorología espacial (junto con otras señales de radar) puede dificultar la identificación y el seguimiento de objetivos, afirma el Dr. Hussey. Esto resultó en una colaboración con Investigación y Desarrollo de Defensa de Canadá hace unos años, que continuó periódicamente en los años intermedios. Un objetivo a largo plazo es continuar esta colaboración e implementar herramientas de inteligencia artificial que ayudarán a filtrar los datos del radar y facilitarán la identificación en el Alto Ártico.
Para el Dr. Singh, la investigación de SuperDARN Canadá también tiene implicaciones a nivel comunitario. “El mundo en el que vivimos, impulsado por la tecnología, es vulnerable a los efectos del clima espacial, que puede dañar las redes eléctricas y los oleoductos, degradar la navegación por satélite e interrumpir las comunicaciones”, afirma. «Todo esto puede afectar nuestra vida diaria y provocar la pérdida de negocios y medios de vida, incluso la pérdida de vidas en situaciones extremas».
Algunos impactos del clima espacial han sido bien documentados. Un ejemplo es la tormenta geomagnética que provocó la falla generalizada de los sistemas eléctricos el 13 de marzo de 1989 en Quebec, evento acompañado de intensas auroras que pudieron verse hasta en el sur de Texas y Florida.
El Dr. Hussey también recuerda las consecuencias recientes que afectan a los procesos agrícolas. «Debido a una tormenta geomagnética, las transmisiones de señales de radio de los satélites estaban distorsionadas, lo que significaba que los equipos de agricultura de precisión que dependen del GPS no funcionaban bien», afirma. «Esto puede causar perturbaciones importantes, especialmente durante las épocas de siembra o siembra».
Estos ejemplos inspiran la pregunta: “¿Qué podemos hacer para proteger mejor los activos de comunicación digital y otras infraestructuras de las que depende nuestra sociedad?” dice el Dr. Singh. «Ahí es donde la investigación puede proporcionar respuestas valiosas».
Según el Dr. Hussey, el objetivo no es sólo monitorear el clima espacial, sino también desarrollar capacidades predictivas que puedan minimizar las consecuencias negativas. Las colaboraciones con los científicos de SuperDARN pueden permitir a los operadores de satélites y misiones espaciales tomar medidas preventivas en preparación para las tormentas, como poner los satélites en modo de baja energía para evitar daños a los componentes electrónicos, afirma. «Una vez que los satélites están en el espacio, es muy difícil repararlos».
Sin embargo, a pesar de los importantes avances, “la predicción sigue siendo muy difícil en nuestro campo”, señala el Dr. Billett. “Estamos unos 40 años por detrás de las previsiones meteorológicas sobre el terreno, porque tenemos mucha menos información.
«Todos tenemos que trabajar juntos para mejorar e ingerir los datos para intentar comprender mejor el entorno espacial cercano a la Tierra», añade. Y en esta misión, SuperDARN Canadá está liderando el camino.
Fuente: Universidad de Saskatchewan
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Publicado anteriormente en The European Times.
