Tecnología

Tierra llamando a Wall-E

La basura orbital compromete el futuro de la exploración espacial y afecta las comunicaciones en tierra; recogerla constituye un problema técnico y económico de proporciones titánicas para el que las agencias espaciales buscan desesperadamente una solución.

Las explosiones y colisiones de satélites y cohetes generan una gran cantidad de basura que se esparce por toda la órbita terrestre. Hasta el momento, unas 200 explosiones y unas tres colisiones han ocurrido en el espacio.

El 28 de junio de 2011, los seis astronautas que trabajaban en la Estación Espacial Internacional fueron obligados a refugiarse en las naves Soyuz acopladas a la plataforma. La razón de esta medida de emergencia era un objeto calificado como “basura espacial” que presentaba posibilidades de chocar contra la estación. No había tiempo para poner en práctica maniobras de viraje para evitarlo; simplemente había que evacuar. Unos cuarenta minutos después el peligro había pasado y los astronautas volvieron a sus puestos de trabajo. El objeto, según informó la NASA al día siguiente, había pasado a 335 metros de la gran plataforma, “lo más cerca que cualquier objeto extraño ha estado de la estación espacial”.

La órbita terrestre está llena de desperdicios. Millones de objetos de los tamaños más diversos se mantienen suspendidos en la atmósfera durante meses, años y décadas. La Agencia Espacial Europea calcula que desde que la carrera espacial empezó hace más de 50 años con el lanzamiento del primer satélite ruso, se han acumulado en la órbita terrestre unos 700,000 objetos de tamaño superior a un centímetro que ya no tienen ninguna utilidad. Pero nadie sabe a ciencia cierta cuántas partículas menores de un centímetro se mezclan entre ellos, si bien la cifra podría superar los 10 millones.

Con tal cantidad de objetos navegando libremente entre satélites activos y complicando el paso de las misiones espaciales, el peligro de colisiones y daños en el revestimiento de los cohetes y en los sistemas de comunicación localizados en el espacio son siempre una posibilidad. Los pequeños agujeros que produce el impacto de pedazos flotantes en la superficie de las naves no afectan particularmente su función, pero la basura espacial puede dañar severamente satélites de los que dependen actividades comerciales y civiles que nos resultan vitales: el transporte por tierra, aire y mar; la monitorización del clima y la predicción del tiempo; la difusión radial y televisiva, y las telecomunicaciones.

Uno de los accidentes más graves ocurrió en febrero de 2009, cuando un satélite de comunicación de la red privada Iridium (Estados Unidos) chocó contra el satélite ruso Kosmos-2251, que llevaba varios años fuera de servicio. Ambos satélites quedaron destruidos tras el choque, generando a su vez una gran cantidad de partículas de desecho.

Que artefactos inservibles den al traste con misiones en las que se ha invertido mucho dinero es una preocupación que comparten las agencias espaciales de todo el mundo. El número de objetos incontrolados en la órbita terrestre va en aumento, pero el problema, aseguran expertos en la materia, no es fácil de solucionar.

El conjunto de satélites de observación terrestre conocido como “A-Train” (Afternoon Constellation) se encuentra a unos 700 kilómetros de distancia de la superficie terrestre, es decir, en el lugar donde se concentra la mayor parte de la basura espacial que orbita nuestro planeta. Los desechos espaciales pueden dañar severamente los satélites y producir interrupciones en actividades vitales para el comercio y la vida civil.

Peligro: la basura regresa

La basura espacial está conformada por todo tipo de objetos artificiales: satélites fuera de servicio, partes desprendidas en las diferentes fases de lanzamiento de un cohete, restos de explosiones y colisiones entre artefactos, residuos sólidos de los motores de los cohetes y hasta partículas de pintura. Las herramientas y otros objetos dejados por un astronauta durante una caminata espacial también se consideran desechos orbitales.

La mayoría de estos objetos se acumulan entre la superficie terrestre y los 2,000 kilómetros de altura (órbita terrestre baja), si bien la mayor concentración ocurre entre los primeros 800 y 1,000 kilómetros. Eventualmente, muchos de estos objetos vuelven de manera natural a la superficie terrestre arrastrados por el frenado aerodinámico que produce la densidad de la atmósfera. Y aunque la mayoría se desintegra por el calor generado al contacto con los gases atmosféricos, algunos sobreviven, convirtiéndose en un peligro potencial para la vida en la Tierra.

Un ejemplo de ello fue la estación espacial Skylab, puesta en órbita por Estados Unidos durante la década de 1970. Skylab había sufrido muchas averías y antes de que estas pudieran repararse fue arrastrada por la atmósfera de vuelta a la Tierra, desintegrándose en el camino y esparciendo sus restos en la región de Australia Occidental.

Walkiria Schulz, astrónoma de origen brasileño y profesora en el Departamento de Aeronáutica de la Universidad de Córdoba (Argentina), se ocupa de seguir las órbitas de la chatarra espacial para realizar pronósticos de reingreso. La investigadora señala que, aunque muchos satélites se programan para ser retirados de manera controlada al final de su vida útil, no todas las misiones espaciales fueron planeadas para evitar la producción de chatarra. Los objetos abandonados en órbita o que son el resultado de choques y explosiones tienden a reingresar de forma descontrolada. En esos casos, lo único que se puede hacer es seguirles la pista e intentar generar alertas de emergencia en caso de posibles aterrizajes en zonas pobladas.

“La posibilidad de accidentes es real”, asegura Schulz. “Como el 80%; de la superficie de la Tierra es agua, la mayoría de la chatarra espacial cae en el mar. El 20% de la superficie sólida está compuesta en gran parte por campos despoblados y por eso no hemos tenido accidentes serios. Pero no existe ningÚn mecanismo para evitar que un pedazo de basura espacial caiga en una ciudad muy poblada como São Paulo, por ejemplo”.

El regreso descontrolado de restos de artefactos espaciales pone en peligro la seguridad de la vida y las propiedades en la superficie terrestre. El 21 de enero de 2001, un fragmento de un cohete de la familia Delta 2, conocido como PAM–D, hizo su entrada en la atmósfera sobre la región de Oriente Medio. La cubierta del motor de titanio del PAM–D (que pesaba 70 kilogramos) aterrizó en Arabia Saudita a unos 240 kilómetros de la capital, Riad.

Limpiar la órbita terrestre

Hoy en día, la basura espacial es objeto de estudio, discusión y vigilancia permanente. En 1957 se creó una red mundial de observación de objetos que están en órbita, activos o no, llamada Space–Track. Este sistema de rastreo pertenece al Departamento de Defensa de Estados Unidos y está administrado por las fuerzas aéreas de ese país. La red se alimenta de la información que compilan diversos observatorios que siguen las órbitas de los objetos utilizando radares.

Por otra parte, en el 2009 la Agencia Espacial Europea lanzó el programa Conocimiento del Medio Espacial, que empezará a funcionar a toda su capacidad en el 2012. El programa analizará, evaluará y generará información sobre los riesgos que corre el entorno terrestre como consecuencia de la colisión entre objetos en órbita, la meteorología espacial y la proximidad a la Tierra de objetos naturales, dándole prioridad a las amenazas impuestas por la basura orbital.

Pero aunque la chatarra espacial puede ser rastreada, no puede ser recogida. La NASA asegura que la limpieza de la atmósfera es un desafío tanto económico como técnico, y todavía no existe ningún Wall–E –el entrañable robot de la película de dibujos animados cuya misión es recoger la basura que ha sofocado la vida en la Tierra– que se encargue de la higiene de la órbita terrestre.

Nicholas Johnson, investigador principal del Programa de la NASA de Restos Orbitales, explica que cuando se habla de recoger restos de gran tamaño, investigadores e ingenieros se enfrentan a dos problemas.

“El primer desafío es alcanzar el objeto que se quiere descartar. Esto requiere una nueva y costosa misión, así como complicadas maniobras de acoplamiento. El segundo desafío es ejercer suficiente energía sobre el objeto para enviarlo de vuelta a la Tierra. Poner el objeto en órbita requirió de una gran cantidad de potencia, parte de la cual habría que minimizar para poder recogerlo”.

A ello habría que agregar que los satélites se encuentran en una gran variedad de órbitas y no es fácil moverse entre ellas. Esto, según Johnson,complica el trabajo de generar estrategias para recoger más de un objeto en cada misión.

Por su parte, Walkiria Schulz piensa que el problema es básicamente económico. “La tecnología existente podría encargarse de realizar esta limpieza; sin embargo, ningún país está dispuesto a invertir semejante cantidad de dinero. No es que sean mezquinos, es que es económicamente inviable. Tanto la NASA como otras agencias espaciales lanzan constantes desafíos a la comunidad científica buscando soluciones”.

Izquierda: En septiembre de 2010, un cohete de la familia Minotaur despegó de la Base Vanderberg de la Fuerza Aérea de Estados Unidos (California), llevando consigo instrumentos de vigilancia que tienen la finalidad de rastrear basura orbital que pudiera poner en peligro el funcionamiento de satélites utilizados para garantizar la seguridad de ese país.
Derecha: Pobladores de la villa de Jiulong Shan, al suroeste de la provincia china de Guizhou, observaban el 1ero. de noviembre de 2010 los restos de la primera fase de desprendimiento del cohete Larga Marcha-3C, perteneciente a una familia de cohetes con los que China ha estado poniendo satélites en el espacio.

Algunas ideas ya han sido puestas sobre el tapete. La Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza), por ejemplo, está promoviendo la participación de sus estudiantes en la construcción de un satélite pequeño con un brazo robótico capaz de recoger basura en las órbitas más bajas de la atmósfera. El proyecto se llama Clean-mE y presenta todo tipo de retos técnicos que van desde la capacidad de maniobra hasta la habilidad de recoger objetos, pasando por el consumo de combustible.

Un proyecto de los años 90 liderado por la NASA hablaba de erosionar con rayos láser la superficie de los objetos que miden entre 1 y 10 centímetros, causando sobre ellos el empuje suficiente que les permitiera volver a tierra. Las conclusiones de este proyecto señalaban que utilizar rayos láser dirigidos desde la superficie terrestre es mucho más económico que poner cualquier misión de limpieza en órbita.

Mientras se estudia la viabilidad de estas y otras propuestas, los expertos opinan que la mejor forma de lidiar con el problema de la basura espacial es prevenir la generación innecesaria de objetos inservibles, tal y como establecen las pautas de mitigación adoptadas por agencias y países. Dichas normas buscan mejorar el diseño integral de las nuevas misiones espaciales con el objetivo de evitar accidentes y explosiones, así como limitar el material de desecho que se genera en cada una de ellas.

“Aunque todavía no se ha logrado acatar las pautas para cada misiín espacial, en general el cumplimiento internacional es satisfactorio y sigue mejorando, dado que a todos los operadores espaciales les interesa que así sea”, asegura Johnson.

Para Schulz, el espacio exterior es un recurso estratégico. “Por lo tanto, se deben realizar todos los esfuerzos razonables y viables con el fin de preservarlo para las generaciones futuras”.

Mantener la casa limpia por dentro y por fuera: es arduo el trabajo y magnífica la oportunidad para innovar.

 

Fotos:
Página 48: Agencia Espacial Europea(ESA)
Páginas 50 y 52: NASA
Página 54: © Gene Blevins / LA DailyNews / Corbis y © Feng Li / Xinhua Press / Corbis

 

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Eva Aguilar

Eva Aguilar es periodista y su especialidad es la divulgación científica. En Panamá trabajó en el diario La Prensa y en la Secretaría Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (SENACYT). En los últimos diez años ha trabajado como colaboradora independiente para revistas y portales de internet de Panamá, España y el Reino Unido. Actualmente vive en Dundee (Escocia).