Imagina que compraste un vehículo que necesitaba durar ocho años con un solo tanque de gasolina. Probablemente evitaría las aceleraciones bruscas, vigilaría de cerca el indicador de combustible y no abandonaría el camino de entrada a menos que fuera un viaje de vital importancia.
Esa fue la analogía esbozada el jueves por el teniente general John Shaw, subcomandante del Comando Espacial de EE. UU., sobre cómo la Fuerza Espacial opera sus satélites de reconocimiento.
“La forma en que hemos estado haciendo operaciones espaciales desde los albores de la era espacial, lo hemos estado haciendo mal”, dijo Shaw en un evento organizado por el Instituto Mitchell de Estudios Aeroespaciales.
La flota militar de comunicaciones, navegación, alerta temprana y satélites de vigilancia nunca se alejan mucho de sus órbitas operativas. Cada nave espacial tiene una cantidad finita de combustible para que sus propulsores cambien de altitud o inclinación (el ángulo de su trayectoria de vuelo orbital en relación con el ecuador).
Pero es hora de que los militares trasciendan los límites orbitales impuestos por la mecánica celeste en un satélite con un solo tanque de combustible, dijo Shaw.
«Hay un conjunto emergente de plataformas que creemos que tienen que superar este enfoque posicional», dijo. «Y probablemente necesiten pasar la mayor parte de su vida cambiando su estado de energía y maniobrando, en lugar de permanecer en órbita… Tenemos satélites que tienen vidas proyectadas medidas en años y tanques de combustible fijos, así que no podemos hacer eso. Y eso está restringiendo nuestra capacidad de hacer muchas de las cosas que queremos hacer en el Comando Espacial de EE. UU.».
El área de responsabilidad del Comando Espacial de EE. UU. se extiende desde la parte superior de la atmósfera hasta la Luna y más allá. La Fuerza Espacial, establecida como una nueva rama militar en 2019, es responsable de equipar al Comando Espacial y otros comandos regionales en todo el mundo con armas, sensores y personal para responder a amenazas hostiles.
«Ya no quiero zepelines»
Shaw, como general de segundo rango en Space Command, dijo que su equipo necesita satélites que maniobren continuamente en órbita.
Usó el ejemplo de los satélites de vigilancia vecinal del ejército de EE. UU. que se desplazan en órbita geosincrónica a más de 22 000 millas (casi 36 000 kilómetros) sobre el ecuador. En esa órbita, la velocidad de una nave espacial coincide con la tasa de rotación de la Tierra, lo que convierte al cinturón geosincrónico en un lugar popular para comunicaciones valiosas, inteligencia de señales y satélites de advertencia de misiles.
Los satélites del Programa de Conciencia de la Situación Espacial Geosincrónica (GSSAP) de la Fuerza Espacial están diseñados para acercarse e inspeccionar otros objetos en el cinturón geosincrónico, controlando las naves espaciales chinas y rusas en órbitas similares. El ejército ha lanzado seis satélites GSSAP hasta la fecha.
«Su único propósito es moverse por el cinturón geosincrónico y observar otras plataformas», dijo Shaw. «Revisaremos nuestras propias plataformas si algo no funciona bien… Y si hay algo que se comporta de manera sospechosa, también lo revisaremos. Es como la Guardia Costera. Lo revisaremos y nos aseguraremos entenderemos mejor lo que es».
Shaw dijo que el ejército está «limitado» con lo que puede hacer con los satélites GSSAP porque los controladores terrestres «tienen que pensar en términos de meses y años» de vida útil del combustible con cada decisión sobre qué y dónde maniobrar la nave espacial para acercarse a otro objeto en orbita. Cada unidad de combustible en un satélite se traduce en que la nave espacial puede cambiar su velocidad en cierta cantidad, una medida conocida como «delta-V» en la jerga de los vuelos espaciales.
«Si vemos un satélite que se está comportando de manera sospechosa, pero estaba lo suficientemente lejos de una plataforma GSSAP, nos llevaría un tiempo llegar allí, dado el presupuesto limitado de combustible, y se puede determinar que simplemente no podemos llegar allí porque no encaja dentro de la vida… Esto es astrodinámica básica con limitaciones básicas delta-V».
«No podemos tener esas limitaciones en el futuro», dijo Shaw.
Sin la restricción de una maniobrabilidad limitada, los satélites militares podrían responder «a voluntad» a las amenazas de un adversario. Un satélite que puede maniobrar continuamente en órbita también lo convierte en un objetivo menos atractivo, dijo Shaw. «Creo que eso tiene un valor disuasorio inherente: nuestra capacidad para comprender lo que sucede en el dominio y responder».
Una opción para lograr esa capacidad es el reabastecimiento de combustible en órbita.
«Si pudiera recargar mis satélites GSSAP una vez al mes, los estaríamos operando de manera completamente diferente a como lo hacemos ahora», dijo. «Estarían operando a niveles máximos de empuje».
Pero los controladores de tierra tienen que dar cuenta de los presupuestos de combustible y planear cuidadosamente cada maniobra. Las quemas de bajo impulso dan como resultado cambios más graduales en la órbita de un satélite, lo que a menudo elimina cualquier posibilidad de atrapar a un adversario por sorpresa.
«Estamos operando GSSAP hoy como si hicieras un reconocimiento aéreo con un Zeppelin», dijo Shaw. «Quiero decir, podemos hacerlo. Pero no estás engañando a nadie con lo de venir. Y estás operando según los caprichos del dominio, y realmente tienes que averiguar cómo lo voy a hacer». ? ¿Ajusto un poco mi inclinación? ¿Cómo hago esto? Tengo que hacerlo con mucho cuidado porque tengo muy poco combustible. Ya no quiero zepelines».
Si bien un satélite GSSAP, el dirigible Zeppelin en la analogía de Shaw, es puramente una plataforma de reconocimiento, los militares podrían eventualmente querer naves espaciales con capacidades ofensivas y defensivas, algo parecido a un avión de combate en la flota de la Fuerza Aérea.
“A medida que obtengamos más capacidades en el futuro que vemos venir (F-15 en órbita), no podemos volar un F-15 como volamos un Zeppelin”, dijo Shaw. «Eso no va a ser suficiente».
Tomando en serio el reabastecimiento de combustible en órbita
La Fuerza Espacial se está poniendo a trabajar en proyectos para responder a la llamada de Space Command. El ejército otorgó un contrato de $ 44,5 millones el año pasado a Orion Space Solutions para el experimento Tetra-5, una misión programada para lanzarse en 2025 para demostrar el reabastecimiento de hidracina en órbita geosincrónica.
La misión Tetra-5, desarrollada en asociación con el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y la Unidad de Innovación de Defensa, constará de tres pequeños satélites. La nave espacial Tetra-5 se conectará en órbita geosincrónica con un depósito de combustible suministrado por Orbit Fab y alojado en un satélite de Impulse Space. Orbit Fab, con una inversión inicial de los gigantes de la industria Lockheed Martin y Northrop Grumman, también proporciona el puerto de reabastecimiento de combustible para la demostración de Tetra-5. El puerto de reabastecimiento de combustible es un dispositivo llamado Interfaz de Transferencia de Combustible de Conexión Rápida (RAFTI).
La Fuerza Espacial está acelerando sus esfuerzos para desplegar capacidades de servicio satelital centrándose en la tecnología que las empresas comerciales ya tienen en desarrollo, dijo el mayor general Stephen Purdy en abril. En ese momento, Purdy estaba a cargo del acceso seguro de la Fuerza Espacial a la división espacial, pero ahora trabaja en el Pentágono en el departamento de adquisiciones de la Fuerza Espacial.
Los satélites civiles también podrían ser clientes atractivos para las empresas de servicios satelitales.
«Es sorprendente cuántas empresas se dedican al mantenimiento y las maniobras en órbita; en realidad, es difícil hacer un seguimiento», dijo Purdy. Docenas de empresas participaron en un día de la industria de servicios satelitales organizado por la Fuerza Espacial el año pasado.
Parte de los experimentos iniciales de las fuerzas armadas en el servicio satelital incluirán la prueba de interfaces estandarizadas para el reabastecimiento de combustible. Una de esas interfaces es RAFTI de Orbit Fab. Los futuros satélites podrían lanzarse con tapones de reabastecimiento de combustible incorporados, pero la mayoría de las naves espaciales militares de la flota actual no se diseñaron teniendo en cuenta el servicio.
Otras compañías que trabajan en el servicio o reabastecimiento de combustible de satélites incluyen a Maxar, que es el contratista principal en la misión de demostración de tecnología OSAM-1 de la NASA que intentará reabastecer un satélite de observación de la Tierra Landsat envejecido. OSAM-1, cuyo lanzamiento está programado para 2025, intentará demostrar que un satélite de servicio puede colocar una sonda de reabastecimiento de combustible en el tanque de combustible del satélite Landsat 7 «y no explotarlo», dijo Purdy. «Es realmente fascinante, y estoy muy, muy interesado en ver cómo funciona».
SpaceLogistics, una subsidiaria de Northrop Grumman, ha acoplado dos de sus vehículos de extensión de vida a los satélites Intelsat en órbita geosincrónica, brindando capacidad de maniobra para las naves espaciales que se están quedando sin combustible. A continuación, la compañía planea lanzar una serie de cápsulas de extensión de misión, o “jet packs”, para proporcionar años de propulsión adicional para los satélites de los clientes en órbita.
La empresa japonesa Astroscale también está desarrollando experimentos para el servicio en órbita, con planes eventuales de aplicar la tecnología para retirar la basura espacial de la órbita. Una empresa estadounidense llamada Starfish Space lanzó su primer experimento de demostración de tecnología de servicio satelital el mes pasado, pero la misión tuvo problemas poco después de llegar a la órbita.
Rusia reabastece regularmente la Estación Espacial Internacional con cargueros de reabastecimiento Progress. Y DARPA, la agencia de investigación y desarrollo del Pentágono, probó la tecnología de servicio y reabastecimiento de combustible satelital en la misión Orbital Express en 2007, pero no había un programa operativo listo para usarla.
El mayor general David Miller, director de operaciones de la Fuerza Espacial, se ha hecho eco de los comentarios de Shaw sobre el reabastecimiento de combustible de los satélites. Dijo que los operadores de satélites militares no quieren entrar en una situación «donde una sola maniobra nos saca de la lucha o nos saca de la misión».
Pero el servicio satelital puede no ser la única solución, particularmente en una era en la que compañías como SpaceX han desarrollado satélites producidos en masa para megaconstelaciones, como la red Starlink.
Shaw dijo que la Fuerza Espacial también podría considerar el lanzamiento de satélites más baratos con una cadencia más regular. «Eso es mercantilización», dijo. «Tomaré un GSSAP (satélite) hoy, pero necesitaré otro en dos semanas porque voy a salir volando. Vaciará ese tanque de gasolina rápidamente».
Cualquiera que sea la solución, Space Command la quiere en su lugar dentro de cinco años para satélites con misiones que requieren una amplia maniobrabilidad.
«Para cualquier plataforma que creamos que tiene que operar como una plataforma de operaciones espaciales dinámicas, para 2028, queremos tener una capacidad de maniobra sostenida», dijo Shaw.