Objetivo: limpiar el espacio

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Objetivo: limpiar el espacio
Los paneles solares de la estación espacial rusa MIR se dañaron debido a una colisión con desechos espaciales, haciéndolos menos eficientes

A las 17.30 de un domingo de noviembre un agricultor encontró un objeto en el campo de al lado de su casa, en Murcia. La esfera – de casi un metro de diámetro – había dejado la hierba chamuscada al golpear el suelo a gran velocidad. ¿Cómo había llegado hasta allí? El hombre avisó a la policía, que apareció rápidamente con agentes de la unidad de desactivación de explosivos y expertos en materiales peligrosos.

Se trataba de un objeto que venía del Espacio: eran restos de un lanzador. La mayoría de los objetos con la reentrada en la atmósfera de nuestro planeta acaban desintegrándose, pero algunos, como piezas de gran tamaño y fabricadas con metales como el titanio, pueden sobrevivir el intenso calor y caer a la Tierra.

Hasta hoy no consta que ningún objeto haya hecho daño a nadie –existen más posibilidades de que nos golpee un meteorito– pero gobiernos, agencias espaciales y fabricantes se toman cada vez más en serio la cuestión de la basura espacial.

Al final, no sólo es un riesgo para las personas en Tierra. Astronautas, importantes y costosos satélites, y otros ingenios también podrían sufrir el impacto de uno de los millares de objetos a la deriva que hay en el Espacio, cada vez más congestionado. Si un objeto colisiona con un satélite, no sólo puede acabar con la misión sino que puede generar más objetos que representen más peligro.

Más de 4.800 lanzamientos han colocado en órbita unos 6.000 satélites, de los que alrededor del 50% siguen en el Espacio. Si se añaden etapas de cohetes vacías y fragmentos causados por colisiones, se estima que hay unos 670.000 restos de más de un centímetro de diámetro que amenazan especialmente a los satélites situados en la órbita baja de la Tierra y que forman lo que vulgarmente llamamos basura espacial. La colisión de un objeto de un centímetro con un satélite a 15 kilómetros por segundo ejercería la misma fuerza que una granada de mano, incluso objetos más pequeños también causan daños pudiendo dejar los satélites completamente fuera de servicio.

Para minimizar este riesgo se vigilan por radar desde la Tierra unos 18.000 trozos de 10 centímetros o más de diámetro que amenazan de forma permanente a nuestros satélites. El radar que detecta y cataloga los objetos puede seguirlos simultáneamente, incluso los objetos más pequeños. De media, los satélites en órbita terrestre baja, la más utilizada y por tanto la más saturada, tendrán que efectuar una maniobra evasiva al año para apartarse de una posible colisión.

Puede parecer poco grave, pero cada año se lanzan entre 60 y 70 satélites: desintegraciones y colisiones con satélites operativos van a ser sin duda más frecuentes si no se hace nada. Aunque la normativa sobre la basura espacial depende de cada agencia, el Inter-Agency Debris Coordination Committee, creado en 1993, busca coordinar actividades a escala mundial y aportar directrices adecuadas.

Iniciativas de las Agencias Espaciales

La NASA ha desarrollado un programa encargado de controlar los desechos espaciales, es el ‘U.S Space Surveillance Network’ (SSN). La iniciativa la desarrolla el Gobierno de Estados Unidos y tiene como principal objetivo detectar, controlar, catalogar e identificar estos objetos hechos por el hombre y que orbitan alrededor de la Tierra.

Asimismo, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha desarrollado iniciativas de gran calado, como el programa de Concienciación Situacional del Espacio (SSA-Space Situational Awareness), diseñado para apoyar el acceso y la utilización independiente al espacio de Europa a través de la obtención de información precisa y a tiempo acerca del ambiente espacial y particularmente peligros potenciales para infraestructura en órbita y en Tierra. Se divide en tres segmentos que incluyen: el de Pronóstico meteorológico espacial (Space Weather) que monitoriza el Sol, el viento solar y la magnetosfera, ionósfera y termosfera de la Tierra, que pueden afectar a infraestructuras en el espacio y en el suelo o poner en peligro la vida humana o la salud; el de Objetos próximos a la Tierra (Near Earth Objects), dedicado a detectar objetos naturales tales como asteroides y cometas que puedan potencialmente colisionar con la Tierra; y finalmente el de Gestión del tráfico espacial (STM-Space Traffic Management), haciendo el seguimiento de satélites activos e inactivos y desechos espaciales (denominados Objetos Espaciales Residentes).

Por otro lado, la ESA ha propuesto varios métodos concretos para resolver problemas específicos de residuos espaciales. Por ejemplo, 81 paneles blindados protegen el laboratorio Columbus de la Estación Espacial Internacional (ISS) del impacto de micrometeoritos. También, la información que recogen sus radares permite que el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) en Darmstadt, recomiende la transferencia de la ISS o un satélite a una órbita más segura. También proporciona una alerta temprana respecto a objetos de gran tamaño que estén a punto de reentrar en la atmósfera.

También es sabido que los satélites de telecomunicaciones en órbita geoestacionaria –a unos 36.000 kilómetros– se envían a una órbita cementerio, 300 kilómetros más arriba, para garantizar que nunca vuelvan a entrar en la zona protegida en torno a la órbita geoestacionaria. Asimismo, los satélites de observación y navegación en órbita terrestre baja (entre 200 y 2.000 kilómetros de altura) que terminan su misión, son atraídos por la gravedad de la Tierra y se les deja “caer” o abandonar poco a poco la órbita para arder en la reentrada en la atmósfera. Aunque esta caída puede tardar a veces decenas de años.

Iniciativas de la Industria

La preocupación en el sector por la proliferación de estos objetos ha llevado al desarrollo de nuevos proyectos para tratar de desalojar los artefactos más peligrosos.

Las empresas privadas, cada vez más conscientes de este problema, colaboran en lo posible para desorbitar con seguridad sus satélites y lanzadores; se está trabajando incluso en distintas maneras de retirar grandes restos con proyectos de remolcadores espaciales o incluso lanzadores capaces de desorbitar su etapa superior.

La tendencia en los satélites diseñados a partir de ahora es que deban retirarse por sí mismos de la órbita al final de su vida útil, y toda reentrada deberá presentar un índice de posibilidades de causar daños en Tierra inferior a 1 en 10.000. Si fuera mayor, –como sucede con los grandes artefactos espaciales– se exige una reentrada controlada: dirigir el artefacto para que sus desechos caigan de forma segura en el Pacífico Sur, la zona menos poblada del planeta. Por otro lado, una vez concluida la misión el ingenio debe “autopasivarse” por completo para eliminar cualquier fuente de energía restante y evitar explosiones que generen más basura espacial.

Esto plantea varios retos a los fabricantes de satélites. Las maniobras de frenado para que un satélite descienda al término de su vida útil de manera más rápida exigen combustible adicional, al igual que la reentrada controlada. Hay que albergar esa masa extra sin afectar el rendimiento. Por ejemplo en la segunda generación de grandes satélites meteorológicos operativos para ESA, MetOp-SG, son los primeros con una estrategia de retirada segura de órbita al final de su vida.

Además se están desarrollando estudios de diseño de nuevos satélites para facilitar el desorbitado de los satélites no operativos. Por ejemplo, dentro de las iniciativas financiadas por la Comisión Europea, existe una con distintos conceptos a probar desde la mismísima Estación Espacial Internacional.

Sistemas de captura de satélites

Por ejemplo, un concepto que resulta bastante atractivo es el de captura con una red, similar a la que usan los pescadores pero especialmente diseñada para ser disparada en el espacio hacia un objeto y atraparlo. Empresas españolas se encuentran actualmente participando en estos estudios y ensayos para obtener una versión fiable y poco costosa de esta solución(Patender, e.Deorbit, etc.).

Igualmente atractivo es el concepto de sistema de captura con arpón, como si de un pez se tratara, y que consiste en disparar un arpón a un objeto en órbita a la deriva. Ha sido probado ampliamente en tierra mediante ensayos para demostrar que su captura en órbita no genera pedazos adicionales.

También poseemos la tecnología necesaria para enviar dispositivos que se acoplen a cada pieza de basura y que tras hacerlo, ambas se desplomen hacia la Tierra y se quemen al entrar en la atmósfera, es decir, recolectar de una en una. Este concepto implica nuevas tecnologías de soluciones robóticas para las que los expertos desarrollan sistemas software complejos y autónomos que se materializarán en unos robots de servicio que podrían capturar satélites fuera de control. Actualmente se prepara un experimento basado en un sistema de navegación con visión que intentará demostrar el encuentro por navegación utilizando cámaras y un LiDaR (Light Detection and Ranging) y un brazo robótico.

Finalmente, está el sistema de desorbitado pasivo basado en una estructura gossamer de aumento de arrastre (tipo tela de araña) y velas desplegables. La misión intentará demostrar cómo desorbitar los objetos capturados utilizando una vela de arrastre. De hecho ya se ha probado el despliegue de una vela en órbita en 2011 con la nave espacial NanoSail–D de la NASA, que ha logrado desplegar una reluciente lámina compuesta por un material de la era espacial, a 650 Km de altitud sobre la Tierra. Esta fue la primera vela solar en dar la vuelta a nuestro planeta.

En conclusión, cada mejora cuenta. Y cada vez más dentro de los distintos programas se configuran iniciativas para evitar la generación de desechos espaciales en órbitas clave para las futuras misiones espaciales. Actualmente representa más una preocupación que un problema, pero llegará el día en que sea un verdadero problema si no hacemos hoy algo para evitarlo. Sobre todo si pensamos en las próximas constelaciones de cientos de satélites que ya se están preparando para tener una cobertura global de internet o de navegación (Iridium, OneWeb, Galileo, GPS, etc.). Tenemos que proteger a la población y también el futuro del Espacio.