No hay una respuesta fácil para ser conserje espacial

La órbita de la Tierra se está saturando.

El año pasado, se envió a órbita un récord de 2.409 objetos, la mayor parte de los cuales eran satélites que se asentaron en la región cada vez más concurrida hasta 1.200 millas sobre la superficie de nuestro planeta conocida como órbita terrestre baja. Otros más de 2.000 satélites se han sumado a ellos en lo que va del año, según el Índice en línea de objetos lanzados al espacio ultraterrestre de la ONU. A medida que crece la presencia de objetos artificiales en órbita, también aumenta la acumulación de desechos o basura espacial y el riesgo de colisiones. Tratar los residuos existentes y evitar su crecimiento desenfrenado se ha vuelto imperativo, pero es un problema que no tiene una solución sencilla.

Actualmente, la Red de Vigilancia Espacial del Departamento de Defensa de EE.UU. rastrea más de 25.000 objetos de más de 4 pulgadas de ancho, la mayoría de los cuales están concentrados en la órbita terrestre baja, y se estima que todavía hay millones de objetos más pequeños que son más difíciles de localizar. Esto incluye de todo, desde satélites inactivos y fragmentos de naves espaciales hasta cosas tan pequeñas como un trozo de pintura, todo lo cual puede causar daños a otros equipos debido a las velocidades extremas a las que viajan los objetos en órbita. Hasta el momento, no ha habido misiones exitosas para eliminar los escombros existentes de la órbita. Las propuestas para eliminar estos escombros se dividen en dos categorías amplias (e imperfectas): empujarlos más lejos de la Tierra hacia órbitas cementerio donde representan menos riesgos, o atraerlos hacia la Tierra donde serán desorbitados y quemados en la atmósfera.

Astroscale está desarrollando y probando uno de esos sistemas. La compañía, con sede en Japón, demostró una táctica de captura y liberación magnética en 2021 con su misión ELSA-d, que simuló la estrategia utilizando un satélite adicional que trajo consigo como escombros simulados. En un escenario del mundo real, su imán se fijaría en los escombros que flotan en el espacio y los arrastraría hacia abajo para desorbitarlos. Astroscale está vendiendo sus propias placas de acoplamiento que los operadores de satélites pueden colocar en sus equipos antes de los lanzamientos, de modo que puedan retirarse fácilmente una vez finalizada la misión. Se ha asociado con OneWeb, con sede en el Reino Unido, para probar cómo funcionará esto y planea ejecutar una demostración de eliminación completa utilizando uno de los satélites de Internet de la compañía en 2025 bajo la misión ELSA-M.

Astroscale también lanzará pronto su nave espacial ADRAS-J en asociación con la agencia espacial japonesa, JAXA, para demostrar la capacidad de acercarse e inspeccionar de forma segura un objetivo real antes de futuros intentos de eliminación. Y se está preparando para una misión separada denominada COSMIC que utilizará un brazo robótico para agarrar objetos en órbita, esta vez apuntando a un par de satélites británicos muertos. Se espera que se lance en los próximos años.

De manera similar, la Agencia Espacial Europea encargó a la startup suiza ClearSpace una misión de eliminación de basura cuyo lanzamiento está previsto para 2026. Se espera que sea la primera misión que retire realmente un trozo real de escombros de la órbita, en lugar de realizar una captura simulada. Irónicamente, el objetivo de la misión ClearSpace-1, una etapa superior de cohete extinta de aproximadamente 250 libras denominada Vespa, fue alcanzado por escombros no rastreados en agosto. El evento creó más escombros, pero la ESA dice que dejó el objeto intacto y aún en posición para ser capturado. ClearSpace intentará agarrarse a Vespa usando una garra robótica gigante, y los dos saldrán de órbita juntos, terminando con ambos ardiendo en la atmósfera de la Tierra.

Los investigadores también han experimentado con el uso de arpones y redes para atrapar objetos que flotan en el espacio. La primera misión para demostrar estas técnicas de eliminación activa de escombros fue una llamada RemoveDEBRIS, que se lanzó en 2018. En 2018 y 2019, la nave realizó con éxito una captura simulada de escombros disparando una red y atrapando un objetivo simulado, y disparando un arpón a un objetivo para perforarlo y engancharlo. La empresa detrás del proyecto, Surrey Satellite Technology, no parece tener ninguna misión de seguimiento planificada.

Un análisis de costo-beneficio publicado el año pasado por la NASA señaló que el beneficio de remolcadores espaciales como estos podría superar sus costos iniciales en cuestión de décadas, pero el uso de láseres espaciales o terrestres para sacar los desechos de la órbita podría alcanzar el equilibrio mucho antes. . Los láseres pueden mover objetos mediante el impulso de sus fotones o mediante un proceso llamado ablación, en el que se genera empuje cuando el láser vaporiza trozos de escombros. Este último podría usarse especialmente para objetos grandes y pequeños, ya sea para desorbitar escombros o mover piezas rastreables fuera del camino de otro satélite para evitar una colisión.

«El proceso de ablación por láser y presión de fotones induce un cambio en la velocidad de los restos del objetivo, lo que en última instancia altera el tamaño y la forma de su órbita», dijo Hang Woon Lee, ingeniero de la Universidad de Virginia Occidental, a quien la NASA concedió recientemente hasta tres años de financiación. para investigar esta táctica. Hacerlo podría significar «evitar eventos potencialmente catastróficos», dijo. El uso de varios láseres a la vez, en lugar de un solo rayo, podría producir efectos aún mayores.

Otros todavía están estudiando formas de reciclar los desechos espaciales, tanto para reducirlos como para limitar la dependencia de las reentradas para su eliminación. Si bien el reingreso es uno de los métodos de eliminación preferidos, no está exento de efectos secundarios propios, que aún no se han estudiado bien. Los científicos han comenzado a hablar sobre los posibles efectos de agotamiento de la capa de ozono al desintegrarse un gran número de satélites en la atmósfera de la Tierra, lo que libera contaminantes como óxidos de aluminio y nitrógeno. También existe preocupación por la contaminación dañina en el océano, donde terminan las partes de las naves espaciales que no se rompen por completo.

Empresas como Neumann Space y CisLunar Industries están desarrollando medios para fundir piezas metálicas de los escombros en el espacio y reutilizar ese material como combustible. El Neumann Drive del primero convierte barras de metal en plasma para generar empuje y recientemente se integró por primera vez en un satélite para comenzar las pruebas del sistema en el espacio. CisLunar, por otro lado, está desarrollando la tecnología para crear esas barras de combustible metálicas, junto con otros materiales que podrían reutilizarse para apoyar otras misiones.

En Estados Unidos, las autoridades están empezando a tomar medidas drásticas contra las entidades comerciales que contribuyen a la contaminación. La FCC impuso su primera multa por desechos espaciales a principios de octubre y revisó sus directrices el año pasado para operaciones en órbita terrestre baja, con un nuevo mandato que establece que los satélites en LEO deben salir de órbita dentro de los 5 años posteriores a su finalización. misiones. La Administración Federal de Aviación (FAA) también está considerando políticas más estrictas y propuso una nueva regla en septiembre que requeriría que los operadores de lanzamientos comerciales tengan un plan para retirar las etapas superiores de los cohetes de la órbita dentro de plazos establecidos, de 30 días a 25 años. depende de las circunstancias.

Gracias a la rápida aceleración de las actividades espaciales comerciales en la década de 2020, hemos visto llegar a órbita una cantidad sin precedentes de nuevos satélites, y hay muchos más todavía en camino. Con más proveedores de lanzamiento en escena y la innovación en sistemas de lanzamiento reutilizables, liderados por SpaceX con sus cohetes Falcon 9, los lanzamientos se han vuelto menos costosos y más alcanzables. Y la competencia para proporcionar conectividad a Internet basada en el espacio mediante “megaconstelaciones” de satélites se está intensificando; La flota Starlink de SpaceX ronda los 5.000 y sigue contando, Amazon acaba de lanzar los dos primeros prototipos de sus eventuales 3.200 satélites del Proyecto Kuiper y OneWeb ha colocado más de 600 satélites en órbita a principios de 2023.

Los científicos han advertido durante mucho tiempo sobre las reacciones en cadena potencialmente catastróficas que podría causar la basura espacial si se le permite salirse de control. En la década de 1970, los científicos de la NASA Donald Kessler y Burton Cour-Palais argumentaron en un artículo que los escombros rampantes podrían provocar colisiones que a su vez crearían más escombros y provocarían más colisiones. El riesgo de impactos entre satélites también aumenta a medida que se ponen en órbita más satélites. Ya hemos vislumbrado lo desastroso que esto podría ser. En 2009, un satélite comercial Iridium 33 chocó con un satélite militar ruso desaparecido hace mucho tiempo, Cosmos 2251, creando casi 2.000 piezas de escombros de gran tamaño.

La destrucción masiva de satélites tendría graves consecuencias tanto en el espacio como en la Tierra. Podría interferir con las actividades científicas y la exploración espacial y amenazar la seguridad de los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional. También interrumpiría las comunicaciones en tierra, eliminando importantes fuentes de conectividad celular e Internet y GPS. Los servicios meteorológicos de los que dependemos desde hace mucho tiempo se verían interrumpidos.

Más de la mitad de todos los satélites que alguna vez se han puesto en órbita todavía están allí, muchos de ellos inactivos. “Imagínese lo peligroso que sería navegar en alta mar si todos los barcos perdidos en la historia todavía estuvieran a la deriva sobre el agua”, dijo el director general de la ESA, Jan Wörner, en 2019, cuando se anunció ClearSpace-1. «Esa es la situación actual en órbita y no se puede permitir que continúe».