En órbita a varios cientos de kilómetros sobre el planeta hay dos satélites, cada uno del tamaño de media hogaza de pan, midiendo ráfagas de electrones a la velocidad de la luz que a veces caen en la atmósfera. Cuando los investigadores los lanzaron por primera vez en 2015, esperaban que los pequeños satélites duraran 3 meses antes de que fallaran. Más de 7 años después, todavía están transmitiendo información sobre la variación y la ubicación de los estallidos de electrones, y el equipo tiene 19 artículos publicados para mostrar para la misión de $ 1.2 millones, llamada FIREBIRD II.
El éxito de FIREBIRD II y misiones como esta están cambiando la forma en que los científicos estudian el clima espacial, el campo de la física espacial relacionado con la actividad de las partículas solares cargadas y su impacto en la Tierra. Las misiones meteorológicas espaciales que utilizan pequeños satélites conocidos como CubeSats obtuvieron más por su dinero en comparación con las misiones más grandes de la NASA, produciendo más de cuatro veces la cantidad de publicaciones por dólar, según un estudio reciente. “Los CubeSats no son juguetes”, dice Amir Caspi, astrofísico solar del Southwest Research Institute y autor del estudio. “Los CubeSats son vehículos científicos reales que pueden lograr ciencia real”.
Al igual que las casas prefabricadas, los CubeSats se construyen de manera similar en el exterior utilizando bloques de construcción modulares. Los costos son bajos porque muchos de los componentes se han estandarizado y porque los satélites livianos se pueden colocar en cohetes como «viajes compartidos» junto con misiones más grandes. Con costos bajos, los investigadores pueden correr más riesgos, utilizando productos electrónicos baratos de grado de consumo en lugar de piezas especializadas calificadas para el espacio. Con bajas barreras de entrada, los CubeSats han democratizado la ciencia espacial, pero hasta hace poco muchos científicos pensaban que eran poco más que baratijas para que los estudiantes jugaran.
El físico solar de la Universidad de New Hampshire, Harlan Spence, y sus colegas querían cuantificar el valor científico de CubeSats. Examinaron la producción científica de FIREBIRD II y otras cuatro misiones CubeSat de clima espacial que cuestan entre $ 1,2 millones y $ 1,3 millones cada una y pesan un promedio de 3 kilogramos. Compararon la salida de CubeSat con la de cinco misiones más grandes de la NASA que cuestan entre $ 72 millones y $ 1.5 mil millones y pesan cientos o miles de kilogramos.
Como era de esperar, las grandes misiones produjeron mucha más ciencia (casi 86 publicaciones por año desde su lanzamiento) en comparación con aproximadamente dos publicaciones por año para los CubeSats. Pero cuando se comparó la producción científica con el costo de la misión, los CubeSats llegaron a la cimaproduciendo 1,6 publicaciones por año desde el lanzamiento por millón de dólares gastados, frente a 0,4 para las grandes misiones, informan los investigadores en una preimpresión publicada el 7 de junio en arXiv, y ahora aceptada para su publicación en el clima espacial Diario. FIREBIRD II, por ejemplo, produjo 2,2 publicaciones al año por millón de dólares gastados. La misión Van Allen Probes (VAP) de $600 millones de la NASA, que también estudió el clima espacial, produjo 0,1 publicaciones por año por cada millón de dólares.
Los investigadores también intentaron calcular el calibre de la investigación publicada al observar los factores de impacto de las revistas en las que se publicaron los artículos en comparación con la cantidad de artículos publicados por revista. Las cinco misiones de CubeSat tuvieron un factor de impacto promedio calculado de 3,8, mientras que las cinco misiones más grandes promediaron 4. Para Spence, esto demuestra que «las misiones de CubeSat más exitosas son capaces de defenderse de las grandes misiones».
En el artículo, los autores argumentan que los CubeSats tienen un papel vital y rentable que desempeñar en la predicción del clima espacial, que puede causar cortes de energía, interferir con los sistemas GPS y exponer a los que están en los aviones a niveles dañinos de radiación. Los datos de referencia cruzada de múltiples CubeSats en flotas pequeñas ayudan a los investigadores a identificar los patrones de movimiento de la actividad de los electrones que ocurren en los cinturones de radiación, al igual que las estaciones meteorológicas para predecir patrones en la Tierra, dice Eftyhia Zesta, astrofísica del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA que trabaja con tanto CubeSats como misiones más grandes. “Hasta que hubo estaciones meteorológicas automatizadas en todos los rincones del planeta que transmitían datos a grandes modelos simulados, no teníamos una buena predicción meteorológica”, dice. “CubeSats podría ser una herramienta muy poderosa para eso”. FIREBIRD II, por ejemplo, usó dos CubeSats en tándem para llenar los vacíos de información que el satélite singular de VAP no pudo abordar por sí solo.
Pero Jonathan McDowell, astrofísico del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian que trabaja tanto con CubeSats como con misiones multimillonarias como el Observatorio de rayos X Chandra, dice que los CubeSats tienen sus límites científicos. «Hay nichos en los que los CubeSats no solo son valiosos, sino absolutamente el camino a seguir». dice Mc Dowell. “Pero creo que hay clases completas de investigación en las que realmente se necesitan los grandes buques insignia y los CubeSats simplemente no van a ser suficientes”.
Y Zesta señala algunas formas en las que el estudio pudo haber estado comparando manzanas y naranjas. Para empezar, dice, el estudio destacó los CubeSats construidos por la universidad, financiados por la Fundación Nacional de Ciencias, y probablemente no incluyeron los salarios completos de ingeniería de los estudiantes graduados que trabajaron en el proyecto como parte del costo total de la misión. Los CubeSats de la NASA, como en los que trabaja Zesta, no están subsidiados de la misma manera y generalmente cuestan entre $ 4 millones y $ 8 millones. Para Zesta, excluir el trabajo de los estudiantes de posgrado no solo crea una comparación desigual, sino que también da la impresión errónea de que los CubeSats se pueden construir por solo unos pocos millones de dólares. Caspi reconoce que calcular el costo real y el resultado real de cualquier misión es complicado, pero en general las proporciones relativas resultaron uniformes al final, dice.
El estudio también seleccionó solo misiones exitosas y productivas de CubeSat para su análisis. Caspi reconoce que más de la mitad de las misiones de CubeSat no logran lanzar ni transmitir datos utilizables, y solo alrededor del 25 % produce datos del calibre de las misiones representadas en el estudio. Las misiones más grandes, por otro lado, tienen más del 90% de éxito, dice Zesta.
Pero para Spence, el hecho de que los CubeSats aún tengan margen de mejora es parte de lo que los hace emocionantes. “Los CubeSats todavía se parecen un poco al Lejano Oeste”, dice Spence. “Es un riesgo calculado, se está moviendo rápidamente. Para mí, eso es muy divertido».
