Megaconstelaciones: el límite de brillo de la UAI se rompe

Más de la mitad de los pasajes de Guowang son demasiado brillantes

Empecemos por la regla del juego. Desde 2019 y los primeros lanzamientos de Starlink, el cielo nocturno se ha ido poblando de satélites. Los astrónomos reaccionaron rápido y fijaron un umbral que no se debe cruzar. El Centro de la UAI para la Protección del Cielo Oscuro recomienda que un satélite en órbita baja se mantenga por debajo de la magnitud 7, una medida de brillo que deja el aparato fuera del alcance del ojo humano bajo un cielo oscuro. Por encima de 550 km de altitud el listón sube todavía más, porque un satélite más alto se mueve más despacio por el cielo y deja una huella más densa en una imagen de larga exposición.

Queda por saber si ese límite se respeta. Los estudios anteriores seguían un puñado de objetivos elegidos de antemano o se apoyaban en estimaciones visuales. El equipo de Rayworth hizo lo contrario. Su instrumento, el sistema Luciole, no apunta a ningún satélite en concreto. Lanza una red óptica sobre buena parte del cielo y graba a 25 imágenes por segundo todo lo que se mueve, como una cámara de vigilancia que filmara estrellas fugaces. El sistema hereda además el material desarrollado para el Global Meteor Network, una red mundial de cámaras dedicadas a los meteoros.

La campaña duró 36 noches, del 7 de octubre al 11 de noviembre de 2024, desde el Elginfield Observatory, en el suroeste de Ontario, a 43,19° de latitud norte. Seis cámaras de campo estrecho funcionaron sin interrupción, cada una sensible hasta la magnitud 9. De las 407 horas posibles de oscuridad, 230 fueron utilizables, el resto quedó cubierto por las nubes.

El recuento da 24 812 estelas, producidas por 5 118 satélites distintos. Cada estela se compara con el límite de la UAI calculado a la altitud del aparato. Después los astrónomos cambian de mirada. En lugar de contar los satélites demasiado brillantes en valor absoluto, lo que sobre todo mide el tamaño de las constelaciones, relacionan el número de pasajes no conformes con el de pasajes geométricamente posibles, teniendo en cuenta nubes, paradas de cámara y sombra terrestre. Ese porcentaje ya no depende del número de satélites, y señala qué tendría que corregir un operador.

• Guowang / Hulianwang, la constelación china: más del 50 % de los pasajes posibles por encima del límite. En los pasajes realmente observados, la proporción sube al 100 %.
• Starlink: cerca del 25 % de los pasajes posibles. En números absolutos, la constelación aporta dos tercios de todas las estelas demasiado brillantes.
• Etapas de cohete: en torno al 21 % de los pasajes posibles. Las etapas BREEZE y Long March no cumplían en el 99 % y el 97 % de los pasajes observados.
• OneWeb: alrededor del 6 % de los pasajes posibles, la mejor de las grandes constelaciones.

El caso de Guowang preocupa especialmente, porque la constelación todavía es pequeña. Si el proyecto chino de unos 13 000 satélites sale adelante, cada satélite añadido seguirá superando el límite con la misma frecuencia. El estudio habla de una futura fuente dominante de contaminación óptica del cielo, salvo que se apliquen medidas de mitigación.

Por qué un satélite brilla más que otro

Un satélite no emite luz alguna. Solo devuelve la del Sol, como un espejito de bolsillo orientado hacia tu ojo. La cantidad de luz que nos llega depende del ángulo entre el satélite, el Sol y el observador. Ese ángulo tiene nombre, el ángulo de fase.

El estudio lo traza para cada pasaje registrado, y aparece un patrón nítido. Los satélites no se reparten al azar, forman tres familias. En torno a 30°, un primer grupo corresponde a la luz que los paneles solares devuelven hacia atrás. Entre 60° y 100°, una amplia nube de estelas viene de la luz difundida por el cuerpo del aparato, como una fachada clara que ilumina la calle. Y cerca de 115°, un pico estrecho delata un reflejo especular, el mismo efecto de un parabrisas que te deslumbra cuando el Sol está alineado.

Esa distinción no es un detalle. Un satélite moderno lleva grandes superficies planas: paneles solares y antenas en red. Una superficie plana devuelve la luz en una dirección precisa, lo que produce destellos breves pero intensos. Una superficie mate la difunde en todas direcciones, sin sobresaltos. Los satélites Starlink se concentran en el pico especular mucho más que los demás. Su gran antena plana en red, un panel que sirve a la vez para emitir y recibir, es la causa más probable, aunque el estudio no puede separarla del todo de los efectos de orientación.

Hay un segundo hallazgo, más incómodo para la industria. El brillo no ha bajado de forma constante de una generación a otra. Los satélites V2 Mini Direct-to-Cell invirtieron la tendencia al oscurecimiento iniciada entre 2020 y comienzos de 2024, al volver cerca del brillo de los primeros V1.0. Un satélite nuevo no es, por tanto, automáticamente más discreto que uno viejo.

El crepúsculo, esas horas que la astronomía no puede ceder

Falta entender cuándo golpea esta molestia. El estudio responde de forma inesperada: casi siempre en el mismo momento. La gran mayoría de las estelas se registraron en las dos horas siguientes a la puesta del Sol y en las dos anteriores a su salida. Entre medias, los satélites cruzan la sombra de la Tierra y desaparecen del cielo.

El equipo prolongó ese hallazgo con un modelo que coloca la constelación en una corteza a 550 km de altitud y pregunta, en cada instante, si alguna parte de esa corteza está a la vez por encima del horizonte, iluminada por el Sol y vista contra un cielo nocturno. El resultado es asombrosamente regular. Entre 35° de latitud sur y 35° de latitud norte, donde vive la mayor parte de la población mundial y se encuentran casi todos los grandes observatorios, los satélites siguen visibles unas 3,3 horas por noche, todo el año, con poca variación estacional. Las constelaciones más altas, como OneWeb y Guowang, cerca de 1 200 km, escapan incluso a esa ventana y pueden seguir iluminadas buena parte de la noche.

El problema no es solo la duración, es el momento. Esa franja crepuscular es valiosa para la astronomía. En ella se toman las imágenes de calibración que ajustan un telescopio para toda la noche, y una sola estela puede inutilizarlas. También es cuando se rastrean los asteroides cercanos a la Tierra y los cuerpos pequeños del Sistema solar interior, que entonces resultan más fáciles de detectar, al estar en el lado opuesto al Sol. La pérdida no es, pues, una simple fracción de tiempo, apunta a objetivos científicos concretos, entre ellos la defensa planetaria.

La cifra más elocuente se refiere al gran sondeo en marcha. Para el observatorio Vera C. Rubin, cuya cámara debe fotografiar todo el cielo austral cada pocas noches, los autores calculan que caerían unas 0,34 estelas en cada toma de 30 segundos hecha durante la ventana crepuscular. Dicho de otro modo, una de cada tres tomas llevaría la marca de un satélite.

Para quien observa como aficionado, el mismo estudio da una referencia concreta. Un observador a simple vista, bajo un cielo oscuro, vería de media 44 satélites en su campo de visión en un instante dado durante la ventana crepuscular. En todo el cielo, la cifra sube a unos 140.

Qué cambia esto: el brillo de fondo, no los destellos raros

El mensaje de fondo del estudio desplaza la mirada. Hasta ahora, los esfuerzos de mitigación iban a por los destellos excepcionales, esos fogonazos breves que pueden cegar una imagen. El sondeo muestra que el problema es más profundo. La mayoría de las grandes constelaciones son, de media, más brillantes que el límite para su altitud. No es un accidente de vez en cuando, es una característica de base del parque actual.

La consecuencia para la industria es directa. Lo que hay que corregir no es solo un reflejo desafortunado, es la reflectividad corriente del cuerpo del aparato, de sus antenas y de sus paneles solares. Y esas decisiones se fijan en el diseño y la fabricación, no en órbita. Abordar el asunto exige, por tanto, actuar aguas arriba, sobre la materia misma de los satélites.

El estudio ofrece un contraejemplo valioso. OneWeb, que orbita hacia los 1 200 km, supera el límite en solo el 6 % de sus pasajes, con una magnitud mediana de 7,3. Y no es solo cuestión de altitud, porque otras constelaciones situadas a la misma altura, como Gonets y Globalstar, resultan claramente más brillantes. Un diseño cuidadoso basta, pues, para dividir la molestia varias veces con la tecnología actual. No todas las constelaciones son iguales, y comparar operadores se vuelve una herramienta de presión.

El problema no se detiene en los telescopios en tierra. Antes de 2021, cerca del 3 % de las imágenes del telescopio espacial Hubble ya mostraban la estela de un satélite, un recordatorio de que la órbita baja está saturada en todo su espesor.

Para seguir el tema de cerca, nuestro mapa de la contaminación lumínica recoge los satélites en órbita baja y sus posiciones casi en tiempo real, actualizadas cada cinco minutos con datos públicos de NORAD y Celestrak.

Para ir más lejos

• Las nociones clave: la órbita baja en nuestro glosario, donde se mueven casi todos estos satélites.
• Nuestras herramientas: el mapa de la contaminación lumínica para seguir los satélites en directo, la carta del cielo para ver qué queda observable y la guía de observación para elegir un lugar de cielo preservado.
• El estudio: Systematic non-compliance of satellite megaconstellations with IAU brightness limits, Rayworth et al., publicado en arXiv.
• El marco de referencia: la recomendación de brillo del Centro de la UAI para la Protección del Cielo Oscuro y la recomendación 5 del informe SATCON1, que fijó el límite de magnitud 7.
• Las imágenes: la imagen de estelas de Starlink de NOIRLab y la vista del observatorio Vera C. Rubin al amanecer.