Satélites GPS ameaçados mais por tempestades solares moderadas do que por explosões solares monstruosas

O evento climático espacial mais intenso das últimas duas décadas atingiu a órbita dos satélites GPS logo após um mínimo solar.

Tempestades solares moderadas podem causar problemas mais sérios aos satélites GPS do que eventos que ocorrem uma vez a cada século, descobriu um novo estudo.

Tempestades que irrompem do sol criam desafios para os satélites na órbita da Terra. Os cientistas estão tentando compreender melhor esses eventos para ajudar os operadores a proteger suas espaçonaves. E às vezes, eles encontram surpresas.

Um novo estudo realizado por pesquisadores do British Antarctic Survey (BAS) descobriu que os satélites na órbita do Sistema de Posicionamento Global (GPS) podem sofrer mais com tempestades solares mais brandas do que com os eventos assustadores que causam estragos nas redes de energia e redes de telecomunicações na Terra.

Nigel Meredith, cientista pesquisador do clima espacial da BAS, e seus colegas analisaram 20 anos de dados de satélite e descobriram que o incidente mais desafiador para as espaçonaves GPS dos EUA - que fornecem serviços críticos para muitos setores, incluindo todos os tipos de transporte, bancos e perfuração de petróleo - veio de uma pequena tempestade solar em 2010, durante uma parte sonolenta do ciclo de atividade de 11 anos do Sol. E o evento climático espacial mais significativo da história recente, a tempestade de Halloween de 2003, deixou os satélites GPS em órbita a 12.550 milhas (20.200 quilómetros) acima da Terra praticamente ilesos.

“Às vezes as pessoas pensam que quando há uma supertempestade, tudo vai acontecer ao mesmo tempo. Mas pelo nosso estudo mostra que esse não é necessariamente o caso”, disse Meredith ao Space.com. “Vimos os maiores fluxos [de partículas energéticas do Sol] durante o que, muitas pessoas poderiam dizer, foi uma tempestade benigna”.

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As tempestades solares são causadas por interações das partículas carregadas que constituem o vento solar com o campo magnético da Terra e a atmosfera do nosso planeta. O vento solar é um fluxo de gás ionizado que goteja constantemente do sol. Durante vastas erupções de material solar conhecidas como ejeções de massa coronal (CME), o Sol lança enormes quantidades deste vento solar para o espaço de uma só vez.

As partículas do vento solar são magnetizadas e, quando essas enormes erupções de plasma atingem as linhas magnéticas da Terra com o pólo magnético oposto, desconectam temporariamente o escudo magnético protetor do planeta e penetram profundamente na atmosfera. As reações das partículas solares com os gases atmosféricos desencadeiam auroras coloridas, mas também induzem correntes elétricas que podem, no caso das tempestades mais severas, derrubar redes elétricas e perturbar as redes de telecomunicações.

Existem várias maneiras pelas quais as tempestades solares afetam os satélites. À medida que as partículas do vento solar se misturam com as moléculas do ar, por exemplo, a atmosfera aquece e aumenta, fazendo com que a densidade dos gases tênues nas camadas superiores da atmosfera aumente. As naves espaciais em órbita baixa da Terra, incluindo a Estação Espacial Internacional, de repente experimentam mais resistência e começam a perder altitude.

Os satélites na altitude do GPS sofrem um efeito diferente do clima espacial. À medida que as poderosas rajadas de vento solar rompem o campo magnético da Terra, as partículas solares carregadas ficam presas atrás das linhas magnéticas do planeta, injetando energia extra no cinturão de radiação externo da Terra. Nesta região, que se estende entre altitudes de cerca de 13.000 quilômetros (8.000 milhas) a 45.000 km (28.000 milhas), as concentrações de partículas energéticas são sempre bastante elevadas. Uma tempestade solar com a força certa pode aquecer consideravelmente as coisas, resultando num aumento dramático no número de elétrons “assassinos”, elétrons que são tão energéticos que giram ao redor do planeta a cada 10 minutos.

"[Esses elétrons] têm uma energia muito alta. Eles podem penetrar nas superfícies dos satélites, embutir-se em isolantes e basicamente permanecer lá", disse Meredith. "Uma vez que estão em um isolador, a carga pode aumentar com o tempo e, então, pode exceder os níveis de quebra. Você pode ter uma descarga eletrostática, que pode danificar os componentes eletrônicos."