CÓMO PROTEGER AVIONES Y PASAJEROS DE LAS TORMENTAS SOLARES

Hoy en día, el transporte aéreo es extraordinariamente seguro. A pesar del accidente del MH370 y el MH17, la revista de aviación Flightglobal proclamó el 2014 como el año más seguro en lo que a viajes aéreos se refiere. Pero los acontecimientos naturales, como la nube de ceniza de la erupción volcánica de Islandia en 2011, a veces pueden plantear preguntas inesperadas, pero críticas, para la seguridad aérea.

Las tormentas solares ahora cuentan, junto con las erupciones volcánicas, en el registro de riesgo nacional del Reino Unido y son igual de impredecibles. La tormenta más dramática de la historia, el evento Carrington de 1859, causó mediciones magnéticas terrestres que se salían de la escala. Ocurrió antes de que existiera el transporte aéreo, pero dañó equipos eléctricos y telégrafos terrestres. ¿Qué riesgo plantearía un evento de este tipo, para los aviones y sus pasajeros?

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Dibujo de Richard Carrington de las manchas solares que precedieron a la tormenta solar de 1859, conocida ahora como “Evento Carrington”

Fuegos artificiales solares

Las explosiones en la superficie del sol, llamadas erupciones solares, son comunes. En promedio, uno de estos eventos al año, emite una ráfaga de protones muy energéticos. Estas son las mismas partículas cargadas positivamente, como las utilizadas en los grandes experimentos del Colisionador de Hadrones. Estas oleadas de protones de alta energía pueden durar varias horas y no hay manera de predecirlas. Tampoco hay ninguna advertencia de como las partículas viajan cerca de la velocidad de la luz.
Cuando los protones golpean moléculas en la atmósfera superior, crean radiación secundaria. De particular preocupación son los neutrones que se producen, que penetran a la altitud de vuelo de aeronaves de pasajeros, e incluso a nivel del suelo.

Siempre hay una radiación de fondo moderado a altitudes de aviones de 10 a 12 kilómetros debido al constante bombardeo de bajo nivel de los rayos cósmicos. La radiación en situación de meteorología tranquila, en altitudes de vuelo es, aproximadamente, 300 veces mayor que a nivel del suelo, pero una meteorología espacial extrema, como la del evento Carrington, podría incrementar los niveles de radiación de aviones por un factor de más de 1.000.

La dosis de radiación de pasajeros

El efecto adverso más obvio, es la dosis de radiación recibida por los pasajeros y la tripulación. La dosis de radiación se da en sieverts, una medida de los efectos biológicos de la radiación absorbida. En un Evento Carrington, los pasajeros podrían recibir una dosis única de 20 a 50 milisieverts (mSv). Esta es una dosis adicional significativa para los miembros de la tripulación, que se limita normalmente a 4-6 mSv por año.

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Gráfica que muestra el valor del flujo de rayos x

Para los pasajeros, una dosis de este tipo, sería cientos de veces más de lo que normalmente tendrían en un solo vuelo de Londres a Los Ángeles. Sin embargo, una dosis de 20 mSv sólo implica un incremento del 0,1% en el riesgo de cáncer de por vida para cada persona expuesta, en comparación con un riesgo de cáncer de por vida de aproximadamente 30%, y por lo tanto, el impacto de radiación es probablemente, bastante pequeña.

Tormentas solares y sistemas de control de aviones

Es poco probable que la radiación de una tormenta solar, cause daño directo a los pasajeros, pero ¿qué pasa con el efecto en el propio avión? Los aviones modernos dependen mucho de los sistemas informáticos (aviación), pero la investigación ha demostrado que los chips microelectrónicos usados en estos sistemas, son cada vez más vulnerables de ser alterados o dañados por la radiación encontrada en la alta atmósfera.

Los chips microelectrónicos pueden ser dañados o incluso destruidos por la radiación. Tales problemas, conocidos como “efectos individuales de un evento” (EES, siglas en inglés “single event effects”), son bien conocidos en la ingeniería espacial, pero mucho menos en la industria aeronáutica. Los EES se sospechan por la Oficina de Seguridad del Transporte de Australia por haber estado involucrados en un incidente de aviación sobre el noroeste de Australia en el que resultaron heridos más de un centenar de pasajeros.

Los ordenadores de los aviones tienen sistemas de seguridad incorporados, como la comprobación de errores y de copia de seguridad de sistemas, que son eficaces en condiciones normales de radiación. Sin embargo, en un evento extremo, la tasa de fallos de chip se incrementaría en un factor de 1.000 o más y los sistemas de la aeronave podrían empezar a comportarse de manera inesperada.

Al mismo tiempo, habría problemas en los sistemas de comunicaciones de radio de alta frecuencia, debido a perturbaciones en la ionosfera, causadas por el evento. Las malas comunicaciones y el mal funcionamiento de los sistemas, se sumarían a la presión sobre el piloto y aumentarían la probabilidad de errores y accidentes.

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Lecciones de la ingeniería espacial

Así como nosotros necesitamos saber cómo los motores de las aeronaves reaccionan al polvo volcánico, necesitamos una nueva investigación para entender cómo la aviación moderna reacciona a los neutrones, y definir mejor los entornos de meteorología espacial extremos.

Al igual que con otros riesgos para las aeronaves, relacionados con el clima, como un rayo, necesitamos una combinación de ingeniería y medidas operativas. Las normas de aviación se están mejorando y las nuevas instalaciones principales de prueba de radiación, se están construyendo (en un futuro, los aviones se construirán más como satélites).

No se ha creado ningún sistema de ingeniería para todas las eventualidades. Para los entornos de radiación más graves, el camino a seguir es la evasión, al retrasar despegues hasta que la tormenta se calma. Las altitudes de vuelo también pueden reducirse, donde el tráfico aéreo lo permite, para minimizar el encuentro con la radiación.

Estas acciones requieren información fiable actualizada sobre la radiación atmosférica, para ponerla a disposición de los pilotos, que a día de hoy, brilla por su ausencia. Una mejor meteorología aeronáutica puede ayudar a mejorar la seguridad aérea de cara a amenazas desconocidas, pero reales, que plantea la meteorología espacial.

Traducción: Grupo Amateur de Meteorología Espacial

Autor: Keith Ryden, asesor del Reino Unido sobre los riesgos de la meteorología espacial y colaborador de la NASA y la ESA.

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