domingo, 29 de julio de 2012

Los riesgos de una supertormenta solar (III)

En el post anterior hablamos de las emisiones solares generadas durante un evento explosivo, como una fulguración (explosión) o una eyección de masa coronal.  Vamos a ver ahora las amenazas de estas emisiones según las visiones más pesimistas. Este es un post largo, deberán disculparme, pero no quedó otra forma de presentar mis ideas.
Típica aurora Polar observada en latitudes altas.


Aurora polar rojiza, a veces observada en latitudes menores
Buscando en la literatura uno encuentra que el origen de las ideas más catastróficas es un único autor: John Kappenman, un ingeniero eléctrico norteamericano, propietario de la firma Metatech Corporation, que se dedica a la consultoría y asistencia a líneas de transmisión eléctrica en cuestiones de interferencia ambiental o intencional. John Kappenman se ha dedicado en los últimos 20 años al estudio de factores que puedan dañar o desestabilizar la transmisión de corriente eléctrica.  En reconocimiento a su trabajo la National Academy of Sciences, el Congreso y el gobierno norteamericanos lo han llamado a pedir asesoramiento.  Más allá de estos informes en los que utiliza un lenguaje técnico y frío, me voy a referir aquí a un artículo que publicó en la revista IEEE Spectrum, en febrero de 2012.  Esta revista, aunque dedicada a la divulgación ténico científica, pertenece a la más prestigiosa asociación de ingeniería eléctrica del mundo, responsable también por la publicación de las mejores revistas en muchas áreas relacionadas con la transmisión de electricidad, las telecomunicaciones y la computación.  No es un tabloid leido por millones de personas, sino que es seguida por un pequeño grupo de profesionales con formación universitaria.  En suma, es leida por formadores de opinión y gente de las más altas jerarquías empresariales y gubernamentales.  Por eso mismo me asombró el lenguaje utilizado.

Voy a traducir el primer párrafo de este artículo:
Lenguas luminosas de intensos colores rojos, verdes y violetas brillan y pulsan através de los cielos del norte y del sur como vastas conflagraciones cósmicas. En minutos, millones de personas están tuiteando, enviando mensajes de texto por celular y blogueando sobre la fantástica visión.  Pero repentinamente el cielo se torna de color  rojo sanguineo y la fascinación se convierte en pánico. 
 Como vemos el comienzo presagia las catástrofes que anunciará después.
Relacionado con el espectáculo celestial hay enormes variaciones del campo magnético en la magnetósfera terrestre, que causan inmensos flujos de corriente eléctrica en la atmósfera superior sobre la mayor parte del planeta.  Estas enormes corrientes perturban el campo magnético terrestre normalmente calmo, que a su vez induce oscilaciones de corriente en las redes eléctricas y de comunicaciones  entre los continentes.  Las luces de las calles parpadean hasta apagarse, la electricidad desaparece. Un blackout planetario está ocurriendo dejando vastas regiones de Norte y Sudamérica, Europa, Australia y Asia sin energía. 
Las cosas van empeorando con el tiempo, sin embargo 
En pocos meses, la crisis se profundiza. En muchos lugares la falta de comida crece vertiginosamente, el agua potable se convierte en un bien precioso y los pacientes que necesitan transplantes de sangre, insulina o drogras críticas mueren durante la espera.  El comercio normal se detiene, remplazado por el mercado negro y el crimen violento.  Mientras las fatalidades crecen por millones, la malla social se desarma.  
Qué es lo que puede justificar semejante prólogo apocalíptico?  Tenemos evidencias de que algo así podría ocurrir?  Según Kappenman aunque no hay evidencias observacionales, se puede especular con esta catástrofe mundial. El fundamento de sus argumentos es la comparación de los efectos ocacionados por las mayores tempestades magnéticas registradas en los tiempos modernos.

Daños provocados a los transformadores de la Compañía de electricidad de Quebec durante el blackout de marzo de 1989 (Fuente: Severe Space Weather Events, Nat. Ac. Sci., 2008)
La primera (en realidad fue más de una) ocurrió entre el 28 de agosto y el 4 de septiembre de 1859. En coincidencia, Richard Carrington, astrónomo amateur inglés, observó el 1 de septiembre através de su telescopio la primera explosión solar. No sólo se trató del mayor white light flare (fulguración en luz blanca) jamás observada sino que además esa semana se produjeron las mayores pertubaciones del campo magnético terrestre al tiempo que se observó el cielo rojizo (aurora polar, ver foto dearriba) hasta en los trópicos, y las líneas telegráficas llegaron a cortocircuitarse, algunas se prendieron fuego y en otros casos, tenían corriente para funcionar con las baterías desconectadas. Estos fenómenos fueron observados por varios días.   Hay muchos relatos de estigos presenciales aunque en la práctica hay poca precisión sobre la extensión de los daños. Como argumento se trae el hecho de que en 1859 el telégrafo era el medio de comunicación más avanzado de la época, lo que hoy estaría representado por comunicaciones satelitales y la telefonía móvil.

La pregunta que se formula Kappenman y para la que cree tener una respuesta correcta es: qué ocasionaría hoy una tempestad geomagnética parecida a la de 1859.  Para responderse toma el caso de la tempestad de marzo de 1989, que dejó sin luz a la provincia de Quebec.  Las corrientes geoinducidas (GICs) por las partículas que entraron en la atmósfera durante la tempestad,  sobrecargaron la red de alta tensión, lo que produjo un cortocircuito que se propagó rapidamente a otras redes.  El corte de luz se alargó por 9 horas y produjo millonarias pérdidas.  La mayor preocupación de Kappenman es con los transformadores de ultra alta tensión (EHV en inglés) que pueden quemarse por culpa de las GICs, la confección de los mismos es casi artesanal y por lo tanto su reparación o remplazo es muy demorado.  Si en escala global muchos de estos EHV se quemaran se produciría un problema muy serio: la falta de electricidad en vastas regiones provocaría graves problemas de alimentación, falta de agua potable, carencia de transporte y riesgos severos de conservación de medicamentos por falta de heladeras.

Si Kappenman no ahorra en la descripción apocalíptica inicial es porque él cree que centenas de transformadores podrían salir de servicio si otro evento Carrington (como son llamados los eventos de la semana del 28/8 al 2/9/1859) volviese a ocurrir.  El factor decisivo en los daños inducidos por una tempestad magnética es la variación del campo magnético. En marzo de 1989, varió entre 400 y 500 nT/minuto (nano teslas por minuto), siendo de los más importantes de las últimas décadas. Sin embargo en 1921 otra tempestad geomagnética habría producido variaciones de hasta 5000 nT/minuto y el evento Carrington fue todavía mayor.  (Como referencia, el campo magnético terrestre es de alrededor de 60.000 nT en promedio)
Es este el escenario de catástrofe que mejor describe las predicciones de Kapenmann? La sociedad destruida, hombres cazando hombres. Frío, falta de alimentos, agua y medicamentos. The Road, película de John Hillcoat, protagonizada por Vigo Mortensen.

Kappenman va más lejos en este artículo, especula que podrían llegar a ocurrir centenas de Fukushimas.  Cómo?  Para entenderlo hay que ver como sucedió el meltdown del reactor japonés durante el tsunami de 2011: el terremoto disparó por prevención el apagado del reactor, el tsunami sobrepasó el muro de contención y el agua invadió la sala donde se encontraba el generador eléctrico diesel de emergencia, y la energía externa se cortó cuando cayeron postes eléctricos por culpa del terremoto. En síntesis Fukushima quedó en pocas horas sin ningún tipo de electricidad, por ese motivo no se podía  hacer funcionar el circuito primario de refrigeración, y el reactor estaba muy caliente. Con el correr de las horas y días, el material comenzó a fundirse y hubo escape radioactivo.  Entonces, si por culpa de una tempestad geomagnética muchos transformadores EHV salen de funcionamiento, los reactores deberán ser apagados y pasarán a depender del generador diesel para hacer funcionar a la bomba del circuito de refirgeración.  Pero por norma, los generadores tienen combustible sólo para una semana.  Como el caos va tomando cada vez más lugar en la ciudad, la escasez de combustible llevará eventualmente a que los reactores queden sin ningún tipo de energía y con el reactor todavía demasiado caliente. En pocas semanas centenas de reactores en todo el mundo comenzarían a fundirse...

Todo este Pandemonium, podría evitarse facilmente dice Kapenmann, la idea es aislar en las líneas de transmisión el neutro de tierra por medio de un capacitor, lo que evitaría que los GICs tuviesen donde descargarse.  El problema es que las tierras están para evitar cortocircuitos cuando la corriente crece descontrolada.  En ese caso algún switch debería bypasear al capacitor. Ese dispositivo, basado en un tubo de vacío ya fue diseñado por la firma Advanced Fusion Systems, siendo capaz de actuar en una fracción del ciclo  eléctrico (digamos que unos 10 ms) y soportar hasta 20.000 A de corriente.  Sólo es necesario hacer estas modificaciones en todas las línes de alta tensión del mundo a un costo que sería mucho menor que los daños proyectados en sus catastróficos informes.  El artículo de Kapenmann acaba con una advertencia: Si no hacemos nada, si nos detenemos y esperamos que los políticos aprecien los riesgos y actúen sobre ellos- podemos presenciar una de las mayores catástrofes de todos los tiempos.

Como ya he dicho en otras oportunidades, no me gustan los apocalípsis, cualquiera sea el origen.  Kapenmann no presenta ninguna evidencia de que este sea más real que otros ya proclamados: su base es mostrar que tempestades geomagnéticas anteriores fueron de mayor intensidad que la que afectó a Quebec en 1989.  Pero no ofrece una relación empírica o teórica que establezca la intensidad de las corrientes inducidas a partir de las variaciones del campo magnético.  Tampoco queda clara la distribución de estas corriente sobre la superficie terrestre, ni el flujo necesario para quema un transformador EHV. De esta forma su conclusión apocalíptica es, en el mejor de los casos, especulativa.  

Por ahora me detuve en un artículo de divulgación. En otros posts voy a analizar los trabajos científicos de Kapenmann, en el marco de sus predicciones catastróficas.

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