Apocalipsis del internet: Supertormenta solar “demasiado fuerte” para soportar, dicen los científicos

El impacto de un evento de clima espacial de este tipo en la tecnología moderna aún no se comprende completamente

Vishwam Sankaran
jueves 18 noviembre 2021 16:15
Las misteriosas auroras boreales desde el espacio

Hace unos 100 años, el 15 de mayo de 1921, se produjeron varios incendios en las salas de control de la electricidad y el telégrafo en varias partes del mundo, incluidos los EE. UU. y el Reino Unido.

En la ciudad de Nueva York, fue desde un tablero de distribución en la estación de Brewster que se extendió rápidamente para destruir todo el edificio, y en Suecia, los operadores de intercambio de Karlstad primero experimentaron un mal funcionamiento del equipo y humo tenue, luego, después de un período de silencio, el incendio principal comenzó, lo que provocó daños importantes en los equipos, según losestudios.

Surgieron informes similares de varias partes del mundo, incluida laIndia,el Reino Unido yNueva Zelanda, sobre perturbaciones en los equipos eléctricos y los cables eléctricos y telegráficos entonces nacientes.

Estos se debieron a los campos magnéticos generados en la Tierra por una de las tormentas solares más grandes que impactaron al planeta, conocida como la Tormenta del Ferrocarril de Nueva York de 1921.

“Los efectos se produjeron en términos de interferencia en las comunicaciones por radio, el telégrafo y los sistemas telefónicos, todos los cuales se utilizaron en 1921”, explicó a The Independent Jeffrey Love, geofísico del Programa de Geomagnetismo del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS).

Este evento de clima espacial que “esencialmente una llamada de atención”, según el Dr. Love, quien señala que si tales superllamaradas solares golpearan la Tierra hoy, podrían traer aún más devastación.

“Cuando miramos hacia atrás en ese momento, todo lo que esté relacionado con la electricidad no era tan importante en 1921 como lo es hoy”, opina.

Los científicos han entendido durante más de un siglo cómo surgen estas supertormentas solares y causan interrupciones en las redes de comunicación y electricidad. Pero el impacto que podría causar un evento de clima espacial de este tipo en la actualidad aún no se comprende completamente.

Las tormentas solares se producen cuando el sol emite una ráfaga de plasma conductor de electricidad en lo que se denomina eyección de masa coronal (CME).

Cuando las CME se dirigen hacia la Tierra, podrían pasar entre el Sol y nuestro planeta a velocidades muy altas de unos 2000 km por segundo, llegando a la Tierra en un par de días.

Dado que el plasma en las CME es conductor de electricidad, interactúa con el campo magnético de la Tierra, llevando corriente a una capa de la atmósfera terrestre llamada ionosfera. Eso a su vez produce un campo magnético a través del principio de electromagnetismo por el cual funcionan los motores y generadores.

En última instancia, el proceso genera campos eléctricos en la superficie eléctricamente conductora de la Tierra, impulsando corrientes eléctricas a través de los diferentes tipos de rocas de la corteza que tienen distintas capacidades para transportar la corriente.

“Ahora, si tiene una red de energía que fluye a través de una estructura geológica eléctricamente resistiva, la corriente no puede fluir muy bien a través de esta parte de la Tierra. Entonces, toma el camino de menor resistencia, que es a través de la red eléctrica”, explica el Dr. Love.

“Así que termina provocando un cortocircuito en esto y se obtienen corrientes en el sistema de la red eléctrica, que no son deseadas o no están controladas. Y dado que el sistema de la red eléctrica se trata de controlar las corrientes y gestionarlas, y básicamente, tener corrientes alternas a una frecuencia determinada, en este escenario, hay una corriente cuasi-continua que fluye en un sistema diseñado para corriente alterna”, agrega.

Los expertos sostienen que las supertormentas solares pueden ser particularmente desastrosas para los transformadores en la red eléctrica, haciendo que se calienten y apaguen debido al flujo de corriente no deseado.

“Y si daña un transformador, es posible que deba reemplazarlo, lo que significa que su corte de energía podría durar bastante”, expresa el Dr. Love.

Mike Hapgood, presidente delGrupo de Expertos en Impactos Ambientales Espaciales (SEIEG) en el Reino Unido, también cree que los transformadores en las redes eléctricas se enfrentarían a uno de los mayores problemas, ya que trabajan en frecuencias muy específicas de corriente alterna en todo el mundo.

“Cuando la corriente inducida en la Tierra por las tormentas solares entra en un transformador, lo desequilibra”, manifiesta el Dr. Hapgood a The Independent.

Los transformadores dependen del equilibrio de las corrientes a medida que cambian los voltajes, y si se desequilibran, pueden provocar calentamiento y vibraciones que los apagarían.

“Así es como se puede conseguir el apagón, pero se puede volver a encender. Habrá daños, pero no serán un daño particularmente grande”, diceasegura el Dr. Hapgood.

Citando el ejemplo de una tormenta solar de nivel moderado que azotó la Tierra en 1989, mencionó que las interrupciones de energía que causó en Quebec, Canadá, se resolvieron en unas nueve horas.

“La gente ahora sabe cómo solucionarlo. Y no esperaría nada extenso. Si bien algunos expresan el temor de que tomaría años resolverlo, no creo que mucha gente, especialmente los ingenieros, realmente crean eso”, opina el Dr. Hapgood.

Los científicos también dicen que los sistemas de navegación por satélite podrían verse afectados significativamente por las supertormentas solares.

“Uno de los grandes que se avecinan ahora es el impacto en la navegación por satélite GNSS. Creo que no es tanto que se rompa, pero tendrá mucha intermitencia durante varios días. En algunos puntos funcionaría y en otros no”, explica el investigador del clima espacial.

“En algunos puntos, colocaría a la gente en el lugar completamente equivocado. Así que hay un elemento en el que no se confiaría. Creo que para la aviación, eso no está mal, porque tienen sistemas inteligentes que realmente le dicen a los pilotos si no se puede confiar en ellos”, agrega el Dr. Hapgood.

Sin embargo, los expertos no están seguros de hasta qué punto la conectividad global a Internet se vería afectada por una tormenta solar.

Según unestudio reciente de Sangeetha Abdu Jyothi de la Universidad de California, Irvine y VMware Research, la solidez de los cables de Internet submarinos para tales eventos climáticos espaciales no se ha probado particularmente.

La investigación predice que las líneas de fibra óptica de larga distancia y los cables submarinos, que son una parte vital de la infraestructura global de Internet, son vulnerables a las CME.

Si bien las fibras ópticas utilizadas en los cables de internet de larga distancia son inmunes a estas corrientes, la Dra. Jyothi señala que estos cables tienen repetidores alimentados eléctricamente a intervalos de aproximadamente 100 km que están conectados a tierra y son susceptibles a daños.

Dado que los repetidores en estos cables están conectados en serie y a tierra, y también en puntos intermedios, estas conexiones a tierra pueden actuar como puntos de entrada y salida para las corrientes inducidas, expuso a The Independent.

El Dr. Love también cree que los cables de comunicación de larga distancia podrían ser particularmente vulnerables.

“Los sistemas eléctricos largos y de gran escala están conectados a tierra porque buscan estabilidad en la operación de su red eléctrica o su cable de telecomunicaciones. Y normalmente la tierra al conectarla a tierra proporciona esa estabilidad, pero es durante una tormenta solar que no lo hace. Así que ese es el tipo de paradoja”, propone el Dr. Love.

“Están expuestos al peligro de tormenta magnética porque tienen estos componentes llamados repetidores que están conectados a tierra. Entonces sí, los largos cables de telecomunicaciones también son vulnerables”, explicó.

Sin embargo, no todos los expertos en meteorología espacial están de acuerdo en que los efectos en el sistema de internet podrían ser tan catastróficos.

El Dr. Hapgood, que asesora al gobierno del Reino Unido sobre los impactos y las mitigaciones del clima espacial, afirma que los cables submarinos son por naturaleza menos conductores y su alta resistencia los haría menos vulnerables al flujo de corrientes disruptivas en caso de una fuerte tormenta solar.

Según el científico del Reino Unido, un cable submarino de 9 mil kilómetros de longitud, hecho de hilos de cobre de 5 mm de diámetro, llevaría muy poca corriente para causar problemas.

Debido a la gran resistencia que ofrecen los cables de internet submarinos al flujo de las corrientes inducidas geomagnéticamente (GIC) de las tormentas solares, cree que probablemente no habrá ninguna perturbación causada a la conectividad global de internet por las erupciones solares.

Podría haber una manera de probar estas predicciones teóricas, cree Dibyendu Nandi del Centro de Excelencia en Ciencias Espaciales de la India (CESSI) en los Institutos Indios de Educación e Investigación Científica, Kolkata.

Aunque los cables submarinos pueden estar comparativamente mejor, el Dr. Nandi le dice a The Independent que el impacto de las tormentas solares en estos cables “debe entenderse completamente”, ya que son una columna vertebral sólida de la infraestructura global de internet.

“Entonces, creo que una forma inteligente de hacerlo sería tener instrumentos que puedan medir los picos de corriente en estos cables submarinos y observar las variaciones de estos picos de corriente a lo largo de un período de tiempo en el que han ocurrido varias tormentas geomagnéticas de diferentes escalas”, afirma el Dr. Nandi.

Según el astrofísico indio, conocido por sus estudios relacionados con el ciclo magnético solar, los resultados de tales experimentos se pueden comparar para comprender qué tipo de impactos pueden tener las tormentas geomagnéticas más fuertes en los cables submarinos.

La corriente inducida es proporcional al voltaje y el campo eléctrico generado es igual al voltaje dividido por la longitud sobre la que se está utilizando el voltaje, explica.

“Entonces, cuando tienes una longitud mayor, el voltaje también escala a la longitud. Y la corriente es directamente proporcional al voltaje y la corriente también será proporcional a la longitud”, agrega el Dr. Nandi.

La Dra. Jyothi está de acuerdo. Ella cree que el voltaje y la corriente inducidos para las tormentas más fuertes podrían ser mucho mayores y pueden representar una amenaza para los cables de internet transoceánicos.

“Los voltajes inducidos son una mejor manera de expresar el riesgo. Los voltajes inducidos para las tormentas más fuertes serán alrededor de 10 veces en comparación con las tormentas de escala moderada, por lo que la corriente estará en ese rango”, dijo. Los ingenieros miden cuánta variación de voltaje puede soportar un cable en V/km, y los cables submarinos están diseñados para manejar alrededor de 0,1 V/km.

En 1989, durante una tormenta moderada, se midieron 0,13 V/km en un cable que corría bajo el Atlántico, y en 1958, durante otra tormenta moderada, se midieron 0,5 V/km en otro cable transatlántico.

Pero estos no son los valores de voltaje registrados de las CME más fuertes.

“Con las CME más fuertes, se esperan variaciones de 5-20 V/km. Por tanto, es órdenes de magnitud superior a lo que los cables están diseñados para soportar”, añade la Dra. Jyothi.

Si bien actualmente, tanto los cables de larga distancia como los satélites de comunicación, que son parte integral de la infraestructura global de internet, podrían ser vulnerables a las CME, la Dra. Jyothi asegura que existen varias otras soluciones para la conectividad temporal.

“Por ejemplo, aviones no tripulados o globos impulsados por internet como el proyecto Loon que tenía Google, y también hay propuestas para estaciones de plataforma a gran altitud que flotan en el aire y brindan conectividad a internet a áreas más grandes. Pero no tenemos ninguna solución que se pueda implementar fácilmente”, señala.

También hay propuestas en los EE.UU. para insertar un apagado automático a las conexiones a tierra en algunas de las estaciones de transformación que cortarían la conexión a tierra, si hay un aumento en la electricidad que pasa por ese punto de tierra.

Sin embargo, para que este sistema experimental funcione según lo previsto, el Dr. Love explica que debe haber un aparato para apagar la conexión a tierra en todas las estaciones de transformación simultáneamente.

Esto se debe a que, si la conexión a tierra se corta temporalmente en un punto, la electricidad simplemente pasaría por un punto diferente.

“Y todos tendríamos que trabajar simultáneamente. Entonces están experimentando con esto, para ver qué pasaría si solo hicieras un poco. Y todavía es un trabajo en progreso, pero es caro”, añade el Dr. Love.

Los expertos coinciden en que todavía no hay planes integrales para prepararse para un evento de clima espacial de este tipo.

Un proyecto estadounidense, conocido como SWORM, organizado a través de la Casa Blanca, reúne a diferentes agencias federales para tratar de abordar los peligros globales del espacio.

“No solo están preocupados por la red eléctrica, sino también por la pérdida de satélites de comunicación, ya que podríamos perder una cierta fracción de los satélites de comunicación y GPS debido a las tormentas solares”, sostuvo el Dr. Love.

El mayor problema, según el Dr. Hapgood, es descubrir cómo encajan todas las piezas de información conocida.

“Cuando tienes que volver a armarlo todo, ¿cómo interactúa todo? Y, a menudo, la respuesta general no está determinada por el comportamiento de los elementos, sino también por las interacciones entre ellos”, mencionó.

En un estudio reciente, el Dr. Hapgood y su equipo también advierten que varios escenarios después de una supertormenta solar pueden ocurrir muy juntos en el tiempo, con la necesidad de que los funcionarios del gobierno se preparen para la “ocurrencia casi simultánea de muchos problemas diferentes”.

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Los científicos subrayan la necesidad de que los responsables de la formulación de políticas consideren cómo se desarrollará el comportamiento público durante fenómenos meteorológicos espaciales tan severos.

La Dra. Jyothi está de acuerdo y agrega que existe una necesidad urgente de cuantificar mejor los riesgos y luego diseñar soluciones basadas en eso.

“Necesitamos mejores modelos. Sabemos que son vulnerables, pero no sabemos en qué medida”, agregó.